之后还用加热器加热水吸附材料。通过气体中水和水吸附材料中吸附的水的 蒸气压力差来驱动水从水吸附材料释放的过程。可以如上所述地通过式[1]来说明从水吸 附材料释放到周围的水的量。
[0041] 在使水被蒸气化的情况下，其在吸湿材料中实现了冷却。通过下式说明基于蒸发 的冷却。
[0043] 其中Pe为冷却能量，而Ev为蒸发能量。在空间37中，被释放的水蒸气将增加露点 (dew point)。在露点的温度比冷凝面42上的温度高的情况下，将发生冷凝。在本发明中， 冷凝面上的温度大于0摄氏度。
[0044] 当水蒸气在冷凝面42上进行冷凝时，冷凝产生热。以等价的方式通过下式说明冷 凝的水蒸气在冷凝面上产生的热。
[0046] 其中Ph为加热能量，而d为每秒被冷凝的水蒸气的量。然后，经由加热器47使能 量P h转移回水吸附材料。于是，由加热装置保持吸湿材料处于恒定温度所需的能量减小了 PH。
[0047] 因而，在处于如下条件的特定情况下：
[0048] Ph= Pc [4]
[0049] 所有的蒸发能量会转移回吸湿材料。还通过吸湿材料和容器的热对流、热传导和 热辐射来加热冷凝面。该热能还可以经由加热器被转移回吸湿材料。
[0050] 冷凝面可以由金属或合金或任何其它导热材料制成。容器和/或壳体的壁可以由 金属和合金制成，但是不限于金属和合金。由隔热材料制成的壁将减小热损耗。因此，壳体 的壁优选地由隔热材料制成。
[0051] 壳体可以与具有水吸附材料的容器、加热器和加热装置热隔离，使得在对水吸附 材料进行加热期间不会加热壳体。壳体可以由不透明材料制成，在一实施方式中，壳体具有 用于检查的小窗口。
[0052] 现在参照图2和图3 (这些图是示意性的且没有公开装置的全部特征）。参见图2， 在容器26与冷凝面42和/或壳体36的壁之间的壳体中形成的对流50被确信是有利的， 这是由于该对流50增大了水蒸气从容器和水吸附材料向冷凝面的传输。参见图3,为了增 大或改进壳体中的对流，可以在壳体中配置风扇或者壳体可以在壳体内具有圆角52。
[0053] 冷凝面的温度应该为至少0°C、优选地为大于20°C、或者优选地为大于40°C、或者 优选地大于60°C，但是要小于120°C、或者小于KKTC、或者小于80°C。在一实施方式中，温 度为40 °C至90 °C。在另一实施方式中，温度为65 °C至75 °C、优选地为70 °C。
[0054] 水吸附材料的温度应该高于冷凝面的温度，优选地为70°C或更高、或者为90°C或 更高、或者为ll〇°C或更高。在一实施方式中，水吸附材料的温度在KKTC至140°C之间、诸 如是IKTC至130°C、优选地为120°C。
[0055] 为了实现水蒸气更好地传输、由此实现能量效率更好的系统，可以以使得舍伍德 数（Sherwood number)被最大化的方式选择容器和冷凝面之间的高度、长度和温度差。可 以使用舍伍德数来评估容器和冷凝面之间的对流的水蒸气传输。舍伍德数被用于衡量由于 在壳体中实现的循环运动而产生的扩散系数（diffusion coefficient)。通过下式给出舍 伍德数。
[0057] 其中 Ra 为瑞利数（rayleighs numbers)、Sc 为施密特数（Schmidt number)、Lh为 壳体的高度、Lti为容器表面和冷凝面之间的距离、g为重力加速度、β为热膨胀，Pr为普朗 特数（prandtls number)、Th为容器表面的温度、T。为冷凝面的温度、V为气体的运动粘度 (kinematic viscosity)、μ 为动态粘度（dynamic viscosity)、P 为密度且 D 为二元蒸气 质量扩散系数（binary vapor mass diffusion coefficient)，其中通过
得到该热膨 胀β，:#为容器表面和冷凝面之间的温度的平均值。
[0058] 热栗43的加热/冷却介质取决于加热器和冷凝面想要的温度。在一实施方式中， 该加热/冷却介质为沸点在50°C至150°C之间、优选地在65°C至120°C之间的介质。还优 选地是，该介质具有高蒸发能量，优选地大于l〇〇〇kJ/kg、或者大于1500kJ/kg、或者大于 2000kJ/kg。该介质可以从水或诸如C1-C5醇等的低级醇或它们的混合物中选择，但是不限 于以上材料。在一实施方式中，混合物为水-乙醇或水-异丙醇。
[0059] 可以优选地采用能收集液化的水的方式来构造壳体20的壁和底部或冷凝面42。 这可以通过使得在壳体的壁或冷凝面中或沿着壳体的壁或冷凝面具有槽、沟、通道等来实 现，该槽、沟、通道等可以沿着壳体的底板朝向收集部位进一步延伸。这些槽、沟或通道可以 由吸湿材料制成或者由吸湿材料覆盖。可以采用能收集来自壁和来自吸湿材料的全部水的 方式来构造底板。这可以通过使底部向一个或多个部位倾斜来实现。壳体优选地具有排水 元件，该排水元件可以是阀门、水龙头或出口，但是不限于这些结构，或者壳体可以包括可 移除的托盘，在该托盘处收集冷凝水并且可以从该托盘排出水。
[0060] 本发明的目的在于从气体、优选地从空气提取水，以便或者生产水或者从气体去 除水。后者可以例如用于从室内环境除湿或用在空调装置中除湿，但是不限于这些用途。
【主权项】
1. 一种水吸附装置，其包括： 隔热壳体（20)，所述隔热壳体具有能够密封的入口（22)和能够密封的出口（24); 容器（26)，所述容器在所述壳体（20)内、将所述壳体分隔成第一室（27a)和第二室 (27b)，所述容器具有至少一个入口（28)和至少一个出口（30)，其中，所述容器（26)的入口 (28)与所述壳体的能够密封的入口（22)连通且所述容器（26)的出口（30)与所述壳体的 能够密封的出口（24)连通，由此气体能够从所述第一室（27a)流入所述容器（26)并且从 所述容器（26)离开以进入所述第二室（27b); 水吸附材料（32)，所述水吸附材料被收纳在所述容器（26)内； 由此，所述装置被构造成允许气体从所述壳体的能够密封的入口（22)通过所述容器 (26)流动到所述壳体的能够密封的出口（24)，在经过所述容器（26)时所述气体与所述容 器中的所述水吸附材料（32)接触， 其中，所述壳体具有至少一个冷凝面（42)，其中所述冷凝面被配置于所述壳体中以使 气体中的水蒸气冷凝； 所述装置还包括加热装置（34)，所述加热装置配置于所述冷凝面（42)和所述容器之 间的空间（37)，和/或所述加热装置与所述水吸附材料和/或所述容器热接触； 其中，所述装置还包括热栗（43)，所述热栗被构造成加热所述水吸附材料（32)且被构 造成冷却所述冷凝面（42)。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体由不透明材料制成。3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述冷凝面的温度为40°C至90°C。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，为了增大对流，在所述壳体 中配置风扇。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器由不锈钢制成。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷凝面配置于所述壳体 的壁，或者所述冷凝面被定位成至少部分地面对所述容器的入口和/或出口，或者所述冷 凝面被定位成与所述容器的入口和/或出口垂直。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述热栗使用蒸发能量大于 1000kJ/kg 的介质。8. -种从气体吸附水的方法，所述方法包括： a. 提供根据权利要求1至7中任一项所述的装置； b. 使气流与所述水吸附材料接触； c. 使所述水吸附材料从气体吸附水蒸气或水； d. 密封所述壳体； e. 利用所述加热装置或利用来自所述热栗的热加热所述水吸附材料，直到所述壳体的 内表面与所述容器之间的空间具有大于0摄氏度的露点； f. 继续加热所述水吸附材料； g. 使水蒸气在所述冷凝面上冷凝； h. 收集冷凝后的水；以及 i. 解除对所述壳体的密封。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述冷凝面具有20°C至100°C的温度。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在步骤e中，所述水吸附材料被加热 至Ij 100 °C至140 °C的温度。
【专利摘要】本发明涉及一种水吸附装置及从气体吸附水方法，该吸附装置使用收纳水吸附材料的可密封的壳体和热泵。
【IPC分类】B01D53/04, B01D49/00
【公开号】CN105032115
【申请号】CN201510126359
【发明人】P·达哈巴克, J·瓦姆斯塔德, F·爱德斯卓姆
【申请人】瑞典空水绿控股公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年3月20日
【公告号】EP2921217A1, US20150265962