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传统干燥除湿技术与新型常温干燥技术的比较

成都卡特曼环境科技研究中心

郑重申明

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          1, 传统的高温干燥方式  

         为了达到以控制空气湿度来防潮,防霉和防止金属氧化腐蚀这个目的,采用高温干燥是最直接的想法。 

        高温干燥是采用加热方式进行烘烤除湿, 如各种电热和远红外干燥箱、烤箱等。但是,由于工作温度高, 会毁坏由有机材料构成的物品,因此并不适合含纤维素的纸,木,丝,革制品和由高分子材料构成的物品。  

         而对于防止金属氧化腐蚀,采用高温干燥是适得其反。因为高温会加速金属的氧化腐蚀进行过程,使金属更快氧化腐蚀,并且还会对金属材料还产生热处理效应, 改变金属的性能, 造成永久性损害。 

         因此高温干燥既不能用于防霉,也不能用于防止金属氧化腐蚀。

 

  2, 传统的制冷除湿方式

 

         制冷式除湿主要是使用制冷式抽湿机(包括压缩机和半导体制冷)来除湿。其原理是通过制冷器件降低蒸发器表面温度,使空气中的水分在蒸发器上冷凝结露, 当露珠长大后,因重力原因滴下排出。制冷式抽湿机有水流出,以及空调机滴水,就是这个原因。凡通过这种方式来降低被控空间湿度的,均属制冷式除湿。

 

         制冷式除湿存在固有的缺点,就是除湿效果受环境温度影响大,季节发生变化,除湿效果就发生变化。其在环境温度32℃度左右效率较高,但效率随着气温降低而降低,25℃以下除湿效果明显变差,20℃以下就基本不能除湿。因为其除湿原理决定:在其蒸发器 (冷端,即空调的室内端)和冷凝器(热端,即空调的室外端)之间需要有摄氏18度左右的温差,才能使结露的水珠滴下排出。当环境温度低到20摄氏度时,蒸发器温度就接近零度到达冰点,使凝结的水分变成冰,不能成为液态水排出,因而丧失除湿功能。这和电冰箱结霜是相同的原理。

 

         由于在温度10-20℃之间霉菌仍然生长,因此制冷式除湿适宜于在全年气温高的国家使用,对于其四季变化明显的国家,一年之中只有夏季几个月中有效,中大部分时间仍然不能起到防霉作用。即使在夏季,也只能将湿度控制在50-60%左右,不能将湿度降到10-20%RH,难以适用于金属防氧化和粉末材料等防潮。

 

         制冷式除湿还存在的问题是:电耗巨大, 运行费用高。特别是大型空间用制冷式除湿来降低空气湿度,所耗电费相当惊人。以至于很多单位买了制冷式除湿机后,受困于高昂的运行费用,在使用上只有开开停停,以节省电费,但这样就达不到安全保存物品的目的。

 

         近年来市场上出现了一种利用"帕尔贴"效应, 采用半导体制冷片将空气中的水分进行冷凝结露排出的防潮箱, 称为制冷式电子自动防潮箱。由于此类产品仍属于制冷式除湿, 也存在传统制冷除湿方式所存在的一切通病。因此限制了其应用范围。


      采用压缩机的制冷式除湿机                                       半导体制冷片

 

  3,传统的真空干燥方式

 

         真空干燥设备是由专门设计的密闭抗压的柜体和真空泵构成,工作时,对柜内的空气进行抽真空来降低柜内空气水分进行干燥。由于抽真空,所以对柜体和柜门承受大气压力及密封的要求很高,与其柜体外部尺寸相比, 其内部可用于存放物品的空间比较小,放不了多少东西。由于受抗压结构设计的限制,真空干燥只能在小型箱柜内实现,难以做成大型柜体,因此也难以满足使用要求。

 

真空干燥使用不方便。关闭柜门后,需要抽真空才能降低湿度,需要取放物品时,不能直接打开柜门,否则会发生爆炸,需要先进行减压到安全值后,才能打开柜门。此外,真空泵发出的连续噪音扰民,购置费用也很昂贵。所以,应用范围很小,并且已逐渐被淘汰。  

                                                                               真空干燥箱

 

  4, 传统的氮气柜干燥方式

 

         氮气柜本身并不具备除湿功能,它就是一个带气阀的空箱体。其干燥原理是是通过安装在箱体上的气阀向箱内输入氮气,用氮气来置换箱内的空气,从而降低湿度。

 

         氮气柜所存在的问题是,氮气昂贵运行费用太高。以箱体容积1450升,每分钟流量80升的氮气柜为例,每年消耗的氮气价值约数万元。此外,氮气柜内的湿度是时高时低,并不稳定,随着使用时间的延长功效更是趋弱,甚至明显出现不能控制湿度的现象。即时在能正常控制湿度的状态下,柜内最低湿度也只能在一定的时间内最低降到15-20%RH,对于电子工业所需的10%RH以下的湿度要求,仍然不能满足要求。   

 

使用氮气柜,对人体健康还有不利理影响。由于氮气需从柜内排放到车间实验室等空间,就会使这些场所的室内氧含量降低,作业人员身体会产生怠倦等不适症状,不利健康。

  

氮气柜

 

 5, 传统的吸潮剂除湿方式

 

        采用硅胶等吸潮剂来除湿,在存储摄影器材及实验室干燥有很久的历史。

 

        在密封的容器内放置硅胶等吸潮剂来吸附容器空气中的水分是传统的常用方法。其优点是成本低,使用简便。

         但是,这种方法存在不可忽视的缺点,那就是当吸潮剂饱和时需要更换新硅胶,需要人工对硅胶进行烘干再生。这种长年累月旷日持久的维护工作相当繁杂,令人生厌,往往导致吧没有及时再生更换,从而使容器内湿度超标,危害存储的物品。

       还存在的问题是,由于不能定量自动控制容器内相对的湿度值,且吸潮剂饱和时间不能准确预见, 容器内湿度值也不能靠硅胶变色的程度确切得知,从而导致不能及时更换吸潮剂。此外,所谓相对湿度,是指在特定空间体积内一定的空气含水量相对于当时气温气压而形成的空气相对湿度值。由于密封容器内空气与外界空气隔绝,容器内空气绝对含水量不会减少或增加,容器内水分含量是固定不变的,而容器内空气相对湿度,因受外界环境温度气压升降影响,会不可避免的自然发生升降。因此,在一定气温气压条件和吸潮剂水分吸附到一定量的情况下,就会出现容器内空气不但不干燥,反而上升成为高湿度空气,极端情况下甚至容器壁上出现结露出水,从而危及存放物品的安全。

 

 

冷凝结露现象

 

另外,当新的吸潮剂放入容器时,由于投放吸潮剂的数量难以准确掌握,过少湿度降不下来,过多则会出现湿度过低情况,也可能会对某些存放物品造成危害。例如,物品的有机零件开裂,粘合部件开胶等。对存放的物品安全不利。 

                   

                可进行吸潮的干燥状态              吸潮饱和后状态

 

         由于上述原因,使用吸潮剂保存物品麻烦而安全性不高。根据对照相机保管大量调查数据显示,镜头长霉的照相机绝大部份都是使用了吸潮剂进行保管的。由此可见,采用吸潮剂除湿,并不是好的选择。

 

         再则,此种方式只能用于小空间容器保存,不适宜于大量物品保存,应用范围有限。且已用过的吸潮剂烘干工艺要求较高,须在105-115 ℃下恒温烘烤,如温度掌握不好,过低不能烘干,过高将会损坏吸潮剂中的变色指示剂,使其失去作用而不能指示。此外也不适宜在大容积的箱柜或房间及库房内使 用。

 

  6, 传统的转轮除湿方法

 

         转轮除湿也有较长的使用历史。适用于大型空间的除湿。

 

         所谓“转轮”,就是在一个由若干管道并列构成的蜂巢状的圆盘,在管道内嵌有很多颗粒状吸湿材料并可透气的轮子,将转轮分成吸湿区域和加热再生区域,工作时转轮缓缓转动,风机将被控空间高湿度空气引出吹向位于吸湿区域的转轮部位,空气穿透转轮时水分被吸湿材料吸附留存在转轮上,产生的干燥空气被送回室内,以降低被控空间的湿度。当已吸附了水分的部位转到加热再生区域时,风机将热风吹向进入再生区域的部位,热空气将被吸附在硅胶内的水分烘烤逸出,硅胶恢复了吸附能力后,又转动到吸湿区域进行吸湿。如此反复循环,将室内空气干燥。

 

转轮除湿没有制冷式存在的除湿效果受环境温度影响和不能进行深度除湿的弊病,但是由于加热再升的巨量热能留存在吸湿材料上,因此其吹出的干燥空气是高热空气,不能直接输送到被控空间,因而还需要配置表冷器,甚至配置多级表冷器。所谓表冷器,就是大功率的制冷设备。通过大功率制冷,将转轮的输出的高温热空气降到允许温度范围。

         

                             

                              转轮除湿机

 

         因此,转轮除湿存在的最大问题是耗能惊人。以配备直径为1.7米,厚0.2米转轮的转轮除湿机为例,其再生电热功率可达330kw,制冷功率可达 990kw,两项合计功率达1320kw/小时。以电价1/千瓦计算,1小时电费1320元,以停机启动比为50%计算, 一天的电费就达到1.5万元,沉重的运行费用非一般单位所能承受,因此应用不多。

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