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我们有多少水资源(四)空气抽水机

已有 5452 次阅读 2012-1-31 21:51 |个人分类:思考|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 水资源, 空气, 抽水机

冬天的时候,屋子里通常会比较干燥,有时候干燥得要开加湿器才能舒服一点。不过要是仔细观察就会发现,通常窗子上都是凝结了很多水滴的。原因是,窗子处温度较低,空气的饱和蒸汽压较低,同样水汽含量(含实际质量计算)在屋子中间时水汽未饱和、干燥的空气到了这里就变得过饱和,于是水汽就凝结下来了。所以总结起来,空气干燥的原因就是温度的二元结构。

冬天空气干燥是很恼人的,不过还好有加湿器,再不济,往暖气片上搭块毛巾洒水就可以。而到了夏天空气潮湿就更恼人了,要是没有装空调就比较难办了。不过借鉴冬天窗户上水的凝结,也可以人为地制造温度的二元结构把空气中的水凝结下来。最简单的就是搬台冰箱过来,把冰箱门打开。不过这样也不见得舒服,毕竟冰箱不是用来干这个的。现在市场上有专门的干燥机,原理也是通过制冷使水凝结,但是干燥后的空气还经过一次加热,以使得吹到人身上不至于太凉。

干燥机有个水箱(或者叫水盒吧),功率50W的干燥机在一般条件下(室温,湿度50%),一天要产生750ml水。所以,为了屋子里的干燥,每天都得花时间倒水去——从空气里把水抽出来了,自然要有地方去。

干燥机得到的水自然是可以加以利用的,只是平常打开水龙头就有水流出来,大家也不会注意这区区750ml水。但是,要是没有水龙头呢?(“神马?世界上还有没有水龙头的地方”——纽约人)2010年大旱的时候,怒江大峡谷的山民们每天都得到1000米之下的怒江取水。通常,在大峡谷这样有高山的地方,降水是比较丰沛的,因为高山造就了天然的温度二元结构,水汽很容易凝结。但是有些年份水汽偏不凝结,怎么办?一种办法就是下1000米的山到江里运水去。还有一种办法就是建一个1000米抽程的泵站。但是山民们要是有能力建造这么厉害的泵站也就不用祖祖辈辈种田了。再有一种办法就是给他们运一台便携的“干燥机”去,只要优化一下,干燥机不就是空气抽水机了么?

从空气中抽水的关键其实不是空气的冷却,而是将水的相比潜热(2275kJ/kg)带走。根据之前的计算,在一般条件下(室温,湿度50%),理想状态下1度电可以制水11千克。根据干燥机的性能指标,1度电制水几千克还是可信的。从空气中抽水的能耗当然比直接从怒江里抽水要高,但是从空气里抽水简单,只涉及便携的设备,无需管道。

所以,在实在找不到水源的情况下,从空气中抽水是一个解决方法。不过,室温湿度小于20%的情况下,空气抽水机也爱莫能助了。关于从空气中取水,便携式冷凝器(portable water creator http://digi.tech.qq.com/a/20120120/000121.htm#p=2)是个很好的创意,不过问题的关键还是制冷,没有这一点,其他都免谈。


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