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除濕系統知識(二)

作者:CEO 時間:2023-01-30

信息摘要:大部份的固態材料都會吸濕。例如,塑料尼龍可以吸收本身重量6%的水氣,石膏建筑板也會儲存大量的水蒸氣,這些材料與商用吸濕劑最大的不同在于吸濕能力,吸濕劑可以吸收超過10,000%本身重量的水氣,成為極有效率

除濕系統知識(二)

除濕系統知識(二)

  大部份的固態材料都會吸濕。例如,塑料尼龍可以吸收本身重量6%的水氣,石膏建筑板也會儲存大量的水蒸氣,這些材料與商用吸濕劑最大的不同在于吸濕能力,吸濕劑可以吸收超過10,000%本身重量的水氣,成為極有效率的除濕裝置。

  吸濕劑的重要特征為其低表面蒸氣壓力。如果吸濕劑又干又冷時,它的表面蒸氣壓很低且很容易吸收空氣中的水份。當吸濕劑是既濕且熱時,表面蒸氣壓很高,會將表面的水份釋放至空氣中。水氣進出吸濕劑是由表面水蒸氣壓力而定。

  吸濕劑可以是固體或液體,兩者都可以吸收濕氣。例如常見在商品中的小包干燥劑即是使用硅膠,屬于固態吸濕劑。另外三乙烯乙二醇防凍液也是極強的吸濕劑,屬于液態吸濕劑。液體與固體的吸濕機制相同,它們的表面水蒸氣壓力與本身溫度及水份含量有關。

  種類不同的吸濕劑之間有個很微妙的差別,在于它們與濕氣間的反應。有些反應很簡單,就像海綿吸水一樣,水份被留在海綿中的細小縫隙,這些吸濕劑叫做吸附劑,通常為固體。硅膠是固體吸收劑的一個例子。

  除了上述簡單的機制之外,有些吸濕劑可能會經歷物理與化學反應,它們被稱為吸收劑,通常為液體或吸濕后會變為液體的固狀物。

  氯化鋰是一種吸濕的鹽類,藉由吸收的方式吸收濕氣,氯化鈉也是一種。

  當空氣被除濕時會釋放出熱,在冷卻除濕系統中,這現象并不明顯,因為熱很快會被冷卻管排帶走。而在吸濕劑系統中,熱會傳給空氣與吸濕劑,所以離開吸濕劑的空氣溫度會比進入時來得高。

  溫度升高的程度與除濕量有關,除濕量愈多,溫度愈高。

  以下例說明吸濕劑除濕過程??諝膺M入除濕機的狀態為25℃與50%RH,吸濕后,干球溫度上升且濕度下降,所以空氣的總能(焓)是不變的。但在實際上,總能量會稍微增加,因為化學反應熱會進入空氣。在很多應用場合,出風溫度升高沒什么關系,但在某些地方,額外的顯熱沒有好處,因此在送到最終目的前必須加以冷卻。在工業中有四種常用的吸濕劑系統,各有優缺點,目前最廣為應用的是蜂巢旋轉式。

  吸濕劑轉子

  瑞典工程師與科學家CarlMunter在50年前首次發表了吸濕劑轉子的專利。目前吸濕轉子的技術已可達到-70℃的露點溫度(0.002g/kg)。見圖1。

  轉子的設計限制并非在材料的使用,而是在如何防止設備中的交叉泄漏。

  無論使用何種吸濕劑或轉子的組合方式,其操作原理是相同的。見圖2。

  吸濕劑充填于半陶磁結構中,外表像是波浪紙板卷成的輪子。此輪子緩慢于除濕與脫濕的兩道空氣流中轉動。

  制程空氣流經過波浪所形成的細槽中,結構中的吸濕劑會吸收或吸附空氣中的水氣。當吸濕劑吸收水份后,表面蒸氣壓會上升,此時輪子轉動到脫濕的另一邊時,吸濕劑會被熱空氣加熱,表面的蒸氣壓會更高,而將濕氣釋放于空氣中。

  在脫濕過程之后,熱的吸濕劑會轉回制程空氣流中,一小部份的制程空氣會將其冷卻,于是它又可以吸收其它制程空氣中的水份。

  此型式與其它吸濕系統比較,有幾個好處。它是多孔的結構,質地較輕,許多種不同的吸濕劑─液體或固體─可充填于其中,可讓轉子應用于各種不同用途。由于結構中的細槽很像各自獨立的風道,可提供最大的干燥面積,也可以減少不少的靜壓損失。

  可以藉由不同的吸濕劑制造出低露點溫度高除濕能力的轉子。因為轉子的除濕能力比其質量大,因此能源效率很高。

  有個令人關心的是成本的問題,除濕輪的制作成本較高,且維護時要特別小心不要傷害到本體,然而高初置成本可被它的多項優點平衡掉,例如高效率、系統簡單、可靠度高、易于維護等。

  吸濕劑與冷卻除濕機

  在許多狀況下,吸濕劑與冷卻除濕機皆可達到除濕的目的。要用哪一種系統最恰當呢?這答案不易回答,但有一些基本的準則可參考:

  兩系統合并使用是最經濟的方法,兩者的優缺點可以互補。

  電力消耗與熱能使用的成本是決定兩系統最佳比例的因素。吸濕劑除濕機可以使用蒸氣、瓦斯或電力來作為脫濕的熱源。在熱能便宜而電力較貴的地區,可以采用吸濕劑除濕機。

  冷卻除濕于高溫高濕的環境中是較為經濟的系統,但因為有冷凝水結冰的問題,它們很少應用于露點溫度低于5℃的場合。

  吸濕劑系統通常用于露點5℃或以下的場合,它是相當容易控制的系統。

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