技术领域
[0001] 本发明涉及水蒸气凝结成水的技术领域，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。
相关背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
具体实施方式
[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
[0027] 相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例提供了一种露点温度预测建模方法，采用温度传感器和湿度传感器采集空气制水机所在周围环境的温度和湿度数据，通过露点温度预测模型可以精确计算出露点温度，为空气制水机的凝露点温度参数设定提供依据。
[0030] 具体的，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。
[0031] 根据相对湿度的定义：
[0032] (1)
[0033] 公式（1）中，是实际水蒸气压， 是水平面上的平衡水蒸气压。
[0034] 其中，水蒸气压通常指水的饱和蒸气压，是水蒸气与其凝聚态处于热力学平衡时蒸气的压强。
[0035] 因此，当 时（其中P为大气压力），公式（1）可以表示为隐含公式如下：
[0036] (2)
[0037] 式中， 为露点温度，为当下环境的温度，根据实际环境温度而言，一般。
[0038] 进一步的，根据克劳修斯－克拉佩龙方程（Clausius–Clapeyron），得到饱和水蒸气压的公式如下：
[0039] (3)
[0040] 式中，为开尔文温度： ；由蒸汽表可以查询，水蒸气的气体常数 :，水的汽化焓 ，当 时， ,当
时， 。
[0041] 根据需求，假定地表面的温度范围近似恒定，
[0042] 则通过饱和水蒸气压的公式进行积分，结果如下：
[0043] (4)
[0044] 公式（4）中， 时，取 。
[0045] 结合公式（1）、公式（2）和公式（4）建立露点温度( )的模型如下：
[0046] (5)
[0047] 公式（5）中， 为开尔文温度： ; 是水蒸气的气体常数:；是水的汽化焓，当 时， ,当
时， ， 是通过环境湿度传感器检测到当下环境的湿度。
[0048] 由上述公式（1）可知，水汽化焓会随环境的温度变化而变化，而水汽化焓的变化能够直接影响露点温度 的预测结果，因此为了准确评估水汽化焓参数，建立如下数学模型：
[0049] (6)
[0050] 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；由蒸汽表查询 为在参考温度 下的汽化焓，即当
时， ；为与物质特性有关的指数，选择
之间。
[0051] 需要说明的是，汽化焓（enthalpy of vaporization）是物质在恒定温度下从液态转变为气态时所吸收的热量，也被称为汽化热或蒸发热。这个概念在冶金学和其他科学领域中非常重要，因为它描述了物质在相变过程中的能量变化。汽化焓的单位通常是焦耳每摩尔（J/mol）或千焦每摩尔（kJ/mol）。在热力学中，汽化焓是一个重要的状态函数，用于描述物质在不同相态之间的能量转换。
[0052] 本实施例中，通过实验数据选择指数的数值， 。
[0053] 实施例2
[0054] 本实施例提供了一种露点温度预测建模方法在空气制水机的应用，如图1所示，由于露点温度会随着环境空气温度和湿度的变化而改变，空气制水机露点预测及控制系统（图1）中环境湿度传感器2和环境温度传感器3检测周围环境湿度及温度数据，然后将温度和湿度数据发送给信号处理器1，数据经过处理后，产生控制指令，发送到制冷压缩机控制模块4，该模块将蒸发器温度降至设定的凝露点温度 ，从而提高了空气取水机从空气中取水的效率，并降低其功耗。
[0055] 图1中环境湿度传感器2和环境温度传感器3感知空气的温度和湿度，获取空气的温度数据和湿度数据，将数据代入公式（5）和公式（6），通过信号处理器1计算，计算出露点温度 ，公式（7）中，选择 。由于环境因素的影响，蒸发器的设置温度不能为露点温度 ，利用公式（5），选取 ，信号处理器1可以计算出蒸发器的设置温度 ，[0056] (4)
[0057] 并发送控制信号给制冷压缩机控制模块4，从而使蒸发器温度降至露点控制温度。
[0058] 进一步的，为了证明本实施例方法的有效性，给出以下具体的实施案例进行说明：
[0059] 首先通过温度传感器检测当下环境的环境温度为38℃，通过湿度传感器检测到当下环境的湿度RH=45%时，通过当下环境温度，可计算得到开尔文温度，将计算得到的开尔文温度带入公式（6）中，计算出水
汽化焓 ,进而将计算得到的水汽化焓的值和检测到的湿度数据RH=
45%带入公式（5），可计算出露点温度
[0060] 最后根据计算得到的露点温度 ，通过公式（7）可计算出蒸发器的设置温度 ，最后通过冷压缩机控制模块4将蒸发器温度降至设定的凝露点温度 ，从而提高了空气取水机从空气中取水的效率，并降低其功耗。
[0061] 以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
