集装箱雨的形成及集装箱干燥剂的使用计算.doc

集装箱雨的形成及集装箱干燥剂的使用计算
2009-11-03 17:45
在集装箱远洋运输或储存过程中，集装箱往往会经历海洋高湿气候及较强的昼夜温差变化，湿度会高达98%。白天密封在货柜内的富含水气的高温空气，在夜间由于温度降低水气达到超饱和，集装箱内的水蒸气就会凝结成水珠，这就是俗称的"集装箱雨"，这种液态的水会对集装箱内货物或货物的外包装产生严重的影响。
例如当温度30℃时，空气中水含量往往可以达到31.6g/m3。当温度由30℃降低到18℃，水蒸气含量会降至约16.4 g/m3。其它的水蒸气就凝结成水。
在这种情况下，集装箱干燥剂可以有效防止凝露，从根本上解决了集装箱因受潮而发生的货损。在研究了铁制集装箱这样一个巨大而又特殊的容器后，青岛世锐干燥剂的研究人员认为：集装箱干燥剂的根本作用不在于控制集装箱内的湿度，而是起到降低露点温度的作用。
下面从理论上通过几个举例来阐述露水产生的原因和过程。
在这之前，我们先来解释一下几个术语：
1、 相对湿度（Relative humidity）：日常生活中所指的湿度为相对湿度，用%rh表示。相对湿度即单位体积气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。
2、绝对湿度（Absolute humidity）：单位体积（通常为1m3）的气体中含有水蒸气的质量（g）。
3、露点（Dew Point） 温度较高的气体其所含水蒸气也较多,将此气体冷却后,其所含水蒸气的量即使不发生变化,相对湿度增加,当达到一定温度时，相对湿度达到100%饱和。此时，继续进行冷却的话,其中一部分的水蒸气将凝聚成露。此时的温度即为露点温度（Dew Point Temperature）。露点在0℃以下结冰时即为霜点（Frost Point）。

例一：
从附表中我们可以看到，当温度为30℃时，相对湿度为90%,空气绝对湿度可以达到27.54g/m3，当温度由30℃降低到15℃，仍然保持空气相对湿度为90%,这时候空气的绝对湿度会降低到11.57 g/m3，如果没有外界的因数干预的话，其中27.54g-11.57g=16g的水蒸气就会凝结成水，若是20英尺的空间体积则产生约416g的冷凝水（20尺柜按照24-26个立方算）。
在这个例子中我们仅考虑了温度的变化（30℃降为15℃），没有考虑湿度的变化（在两个温度条件下都保持在 RH =90%），这是一种理想状态，在通常情况下，空气的相对湿度都会随着温度的下降而下降，低温低湿。因为温度越低，空气对水蒸气的包含能力就越低。比较明显和极端的例子就是夏天和冬天，夏天人们感觉湿热，而冬天则感觉干冷，就是因为冬天的空气干燥。
例二：
我们将例一中当温度为15℃时，空气的相对湿度设为60%，初始条件不变，如果没有外界因数干预，这时候就会有27.54 g -7.71 g =19.83 g的水蒸气凝结成水，若是20英尺的空间体积则产生约515.58g的冷凝水。
例三：我们做一个实验，做一个体积为1m3密闭的容器，容器里面的初始温度为40℃，相对湿度为60%，由附表可以看出，这时侯这个容器里面的绝对湿度为 30.72 g/m3 。开始给这个容器降温，随着温度的下降，容器里面的相对湿度开始上升，在温度降到30℃时，达到100%，继续降温，我们发现，容器的壁上开始出现露水。这是因为当温度下降到30℃时,空气所能容纳的绝对湿度只有30.60 g ，已经低于30.72 g，所以水蒸气开始变成露水。
我们说30℃就是露点温度。
例四：
我们创造与例三同样的环境，但这次我们在里面放了一包500克的干燥剂，这包干燥剂在15℃、RH=30%的条件下的吸湿率为10%，干燥剂吸收的水蒸气的能力为：500 g *10%=50 g。而当容器内的环境由40℃、RH=60%变为15℃、RH=30%时，从理论上会产生多少水蒸气：30.72 g –3.86 g =26.86 g，这样因为温度下降而应当冷凝出的水已经被干燥剂全部吸收了。当温度下降到15℃时，依然没有结露现象出现。从这个实验可以看出，因为干燥剂的存在，露点温度已经下降到15℃以下。
综合以上例子看出，利用干燥剂吸收空气中的部分水分，降低集装箱内的露点温度，从而防止结露的产生。通过防止集装箱内结露，从而解决了集装箱因受露水影响而发生的货损问题。
常用的集装箱不是一个密封的环境，而且也不可能是一个密封环境。集装箱运输过程中一般都会经历比较大的温差环境，如果集装箱是密闭的，集装箱肯定会因为热胀冷缩而产生变形。我们注意到，每一个集装箱的四个角附近都有透气孔，这些透气孔的作用就是来平衡热胀冷缩所产生的压力变化的。
因为有了透气孔的存在，集装箱内部的空气与自然界便形成了互通。那么外界的湿气也就会不断的进入集装箱内。
集装箱内干燥剂用量的确定：
集装箱因其所处环境的多样性和不确定性，很难精确的计算出用量。海运的路线、航行的季节、货物的包装及货物的种类、干燥剂的吸湿能力都会对干燥剂的用量产生影响。
一些塑料制品、泡沫、纸张、木材、棉布或是纤维中都可以吸附水气，木头、棉花或是纸张都可以吸纳14%或是更多的水气。一些泡沬可以容纳10%的水气，当放置干燥剂后或当温度升高的时候，这些物质中的水气就会被释放到大气中。那么在计算干燥剂的用量时必须将这些水气计算在内。干燥剂能从这些包装材料中吸附多少水气主要取决于这些物质本身对水气的吸附能力、干燥剂的使用类型和用量、干燥剂本身已经吸了多少水气和当时环境的温度。
例如，产品是放置在棉质产品中，这种棉可以容纳其自重5%－10%的水气，棉的大部分水气结构松散，胶棉中的湿气会自然释放到大气中以达到新的平衡点。这种情况会持续到干燥剂中的水气，棉中的水气以及空气湿气一致的情况下会停止。干燥剂有吸湿能力比起棉质产品要好的多，它吸收棉中水气一直达到水气饱和为止，或是吸到没有多余水气为止。
有些货物可能是太潮湿了，而相对有限的干燥剂就起不了很大的作用，可以根据集装箱内的潮湿程度使用适量的集装箱干燥剂，潮湿问题是完全可以解决的。青岛世锐干燥剂具有较高的吸湿性能，用在装载有如咖啡豆，木头和纸制品等易吸潮货物的集装箱内时效果非常理想。