本发明涉及水蒸气凝结成水的,具体指一种露点温度预测建模方法及其在空气制水机的应用。
背景技术:
1、空气中含有丰富的水源,高效、低成本从空气中获取水是一种能够解决全球性缺水问题的主要方法。空气制水机通过冷凝法将空气中的水蒸气冷凝成水的设备。目前,国内空气制水机的研发还处于起步阶段,技术成熟度不高,没有形成规模效应。主要原因在于,现有技术无法实现任意环境下露点温度的实时预测。虽然,市面上存在露点温度的检测装置,但是这类露点温度检测装置,只有当下环境处于露点温度状态时,才能通过露点温度检测当下环境的露点温度。具体的说,目前大多数露点仪采用冷镜式的方法实现的,该方法适用于露点温度为0℃以上的测量,不适用于空气制水机的露点温度预测。而且露点仪的成本较高,降低了空气制水机的市场竞争力。
2、因此,大多数空气制水机基本上都是采用冷凝法制水,根据经验或实验测试数据来设定露点温度,并且预先设定好的露点温度不会随外界的温度、湿度以及空气压力的变化而改变。这种固定露点温度设定方法不仅增加了空气制水机的功耗,而且降低了空气制水机的制水效率。目前,市场上有各种类型的露点仪,能够测量露点温度,但无论露点测量范围,还是使用场景都无法用于空气制水机,并且露点仪价格较高,无法实现大规模使用。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足,提出一种低成本的露点温度预测建模方法及其在空气制水机的应用,根据此模型,空气制水机能够预测露点温度,动态地设定冷凝温度,不仅有效地提高空气制水机的制水效率,而且降低整个制水系统的功率,具有很高的使用价值和经济效益。
2、为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
3、一种露点温度预测建模方法,根据水蒸汽压的定义和原理,建立露点温度()的模型如下:
4、 (1)
5、公式(1)中,为开尔文温度:;是水蒸气的气体常数:;
6、是水的汽化焓,当时,,当时,。
7、由上述公式(1)可知,水汽化焓会随环境的温度变化而变化,为了准确评估水汽化焓参数,建立如下数学模型:
8、 (2)
9、式中,为开尔文温度;为在开尔文温度下的汽化焓;为选择水的沸点373.15k作为参考温度;为在参考温度下的汽化焓,即;为与物质特性有关的指数,选择之间。
10、本发明还提供了一种露点温度预测建模方法在空气制水机的应用,空气制水机蒸发器的凝露点设置温度为,计算公式如下:
11、 (3)
12、公式(3)中,是工程经验数值,通过空气制水机从空气中取水的数据中优化及数据拟合得出,。
13、信号处理器:接收环境湿度传感器和环境温度传感器的信号并进行计算处理,计算出露点温度和凝露点设置温度,并产生控制指令发送给制冷压缩机控制模块。
14、环境湿度传感器:感知空气制水机周围环境湿度,将湿度数据传送给信号处理器。
15、环境温度传感器:感知空气制水机周围环境温度,将温度数据传送给信号处理器。
16、制冷压缩机控制模块:接收信号处理器控制制冷压缩机工作模型,将蒸发器温度降至凝露点设置温度。
17、本发明具有以下的特点和有益效果:
18、采用上述技术方案,准确的露点温度预测不仅可以有效提高空气制水机的制水效率,而且能大幅度降低空气制水机的功耗,具有很高的实用价值和社会价值。
19、如果环境温度发生改变,露点温度也随之发生变化,如何准确预测露点温度是本发明的关键。本发明根据空气制水机的周围环境温度和环境湿度,建立露点预测模型,通过该模型能够准确获得露点温度。
1.一种露点温度预测建模方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述一种露点温度预测建模方法,其特征在于,所述露点温度预测模型的构建方法为:
3.根据权利要求2所述一种露点温度预测建模方法,其特征在于,所述饱和水蒸气压获取方法为:
4.根据权利要求1所述一种露点温度预测建模方法,其特征在于,所述水的汽化焓的计算方法如下:
5.根据权利要求4所述一种露点温度预测建模方法,其特征在于,所述参考温度选择水得沸点373.15k。
6.根据权利要求4所述一种露点温度预测建模方法,其特征在于,所述。
7.根据权利要求1-6任意一项所述一种露点温度预测建模方法在空气制水机的应用,其特征在于,包括如下步骤:
8.根据权利要求7所述的一种露点温度预测建模方法在空气制水机的应用,其特征在于,所述。