[发明专利]吸湿脱水法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种新的脱水方法，尤其是利用大气热能来对物质进行脱水。

二、背景技术

在木材学、木材干燥学和小气象学的基础上，本人提出了吸湿脱水理论。

1、物质的吸湿性

吸湿性是指物质由空气中吸收水分或蒸发水分的性能。物质具有吸湿性的原因有两个：一个是物质中存在微毛细管，另一个为物质中存在具有吸湿性的基团或其它具有吸湿性的化学成分。实验证明许多物质都具有吸湿性，如木材，木质材料，草本材料，砂堆，土壤等。

具有吸湿性的物质，其内所含水分的数量是随空气状态的变化而变化的。物质内的微毛细管系统从湿空气中吸收水分，这种现象叫做吸湿或吸收。水分从微毛细管系统排往空气的现象叫解吸。

物质的吸湿和解吸是可逆的，在进行过程中，既存在水蒸汽分子碰撞物质界面而被吸取——吸湿，同时也有一部分被吸取的水蒸汽分子脱离物质向空气中散发——解吸。此二相反过程同时进行的速度可相等也可不等。如物质是绝干的，在过程开始开始时，单位时间内物质自空气中吸取水蒸汽分子的数目远远大于由物质表面向空气中蒸发的水分子数目。如物质是湿润的，情况就会不同，即物质自空气中吸着的水分少于物质向空气中蒸发的分子数。随着过程的继续进行，物质的吸湿速度与解吸速度将趋于相等而达到平衡状态，即吸湿平衡。达到平衡后，此二过程仍以相等速度继续进行，这种状态只有在空气条件不发生变化的条件下才能维持。物质的吸湿速度与解吸速度达到平衡时的木材含水率，称为平衡含水率。物质的平衡含水率是温度和湿度的函数，随温度的升高而降低，随相对湿度的升高而升高。

2、自然大气条件下物质的含水情况

在太阳照射下，距地面一定高度的范围内的空气具有较低的空气相对湿度。在正午附近的几个小时里时，地面附近空气的相对湿度一般在40％以下。在此状态下具有吸湿性物质的含水率较低，如在此种空气状态下木材的平衡含水率在8％左右，有时甚至低于6％。

3、材料与介质的湿转移，稳定及不稳定湿交换

湿交换的最普通情况是空气下的自由水面的蒸发。与水分表面直接接触的空气层，通常为水汽所饱含，空气层的水蒸汽分压大于周围空气的水蒸汽分压，结果产生蒸汽扩散。自由水面的水分蒸发速度，通常用所谓道尔公式来计算：

i＝B(p-p_n)    [kg/(m²·h)]

式中：p及p_n——材料表面和空气内的水蒸汽分压

B——蒸发系数。

在向空气蒸发水分的吸湿性材料的表面，相对湿度可以小于1，但它总是大于周围空气的相对湿度。材料表面的水蒸汽分压与材料表面的含水率有关，因此吸湿物体表面的湿交换的速度，可用下式计算：

i＝a′ρ₀(u_n-u_p)

式中：u_n——材料表面含水率；

u_p——与周围介质相适应的平衡含水率；

a′——换水系数，因次为m/h。

稳定湿交换是物体的含水率场不随时间而改变，例如当温度不变是由一种状态的气体介质通过吸湿材料的间壁向另一种状态的介质的水分转移过程。

稳定湿交换的水流量，按下式计算：