Thu nước từ không khí được thực hiện như thế nào? Nước thu được từ không khí có thể ứng dụng trong những trường hợp nào? Cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây!
Trước khi tìm hiểu về các phương pháp thu nước từ không khí, hãy tham khảo một số thông tin về độ ẩm để có cái nhìn tổng quan hơn nhé!
1. Tổng quan về độ ẩm
– Độ ẩm có nhiều cách hiểu khác nhau và thay đổi liên tục. Định nghĩa “độ ẩm tuyệt đối” dễ hiểu hơn, nghĩa là giá trị nhỏ nhưng không sử dụng nhiều trong thực tế vì không phù hợp với sự thay đổi của nhiệt độ. Trong khi đó, “độ ẩm tương đối” khó hiểu hơn, là giá trị lớn nhưng lại sử dụng nhiều để tính toán.
– Nhiệt độ thay đổi theo áp suất và độ ẩm. Do đó, cần lưu ý về khái niệm này để dễ thảo luận.
Viết tắt:
– mH2O: Khối lượng hơi nước.
– VAir-mix: Thể tích hỗn hợp của không khí và nước.
– mAir-mix: Khối lượng không khí + Khối lượng nước = mAir + mH2O.
1.1. Độ ẩm tuyệt đối
Được biểu thị bằng khối lượng hơi nước trên một thể tích không khí ẩm (g/m3).
AH = mH2O/VAir-mix (g/m3) hoặc AH = mH2O/mAir-mix (%)
Nhược điểm của định nghĩa này là độ ẩm tuyệt đối không thay đổi khi nhiệt độ hoặc áp suất không khí thay đổi, và nếu thể tích cố định. Điều này sẽ không phù hợp cho các tính toán kỹ thuật hóa học và vật lý liên quan đến nhiệt độ, thể tích và độ ẩm không khí.
Liên quan nhiệt độ – hơi nước (độ ẩm tuyệt đối, gram hơi nước/m3 không khí)
1.2. Độ ẩm tương đối
Là tỷ lệ giữa áp suất riêng phần của hơi nước và áp suất hơi bão hòa của nước ở cùng nhiệt độ.
– pH2O: Áp suất riêng phần (partial pressure) của hơi nước.
– p*H2O: Áp suất hơi bão hòa (saturation pressure) của nước.
– RH = pH2O/p*H2O (%).
Không khí càng ẩm, độ ẩm tương đối càng cao. Độ ẩm tương đối phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của hệ thống. Cùng một lượng hơi nước dẫn đến độ ẩm tương đối khác nhau.
Độ ẩm tương đối tại một số vùng ở Việt Nam
Độ ẩm 100% có thể hiểu là khi độ ẩm tương đối RH đạt đến 100%, nghĩa là hơi nước trong không khí đã đạt đến mức tối đa, nên khi thêm hơi nước vào (khối lượng m, đơn vị gram) thì tất cả phần thêm vào khối lượng m này sẽ chuyển từ hơi thành sương mù. Nếu nhiệt độ xuống thấp hơn điểm sương thì sẽ chuyển mây thành ngưng tụ và mưa.
Độ ẩm tương đối từ 30 – 60% là phù hợp cho sinh hoạt và sức khỏe.
Sức khỏe liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm không khí
Ví dụ: Với mức quần áo = 1, tốc độ trao đổi chất = 1,1 và tốc độ không khí 0,1m/s, sự thay đổi nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ trung bình từ 20 – 24°C sẽ làm giảm độ ẩm tương đối tối đa chấp nhận được từ 100% xuống 65% để duy trì điều kiện tiện nghi nhiệt (https://vi.wikipedia.org/wiki).
1.3. Nhiệt độ điểm sương
– Điểm sương hay còn gọi là điểm mà hơi nước thành sương, nhiệt độ hóa sương của một khối không khí ở áp suất khí quyển cố định, là nhiệt độ mà ở đó thành phần hơi nước trong khối không khí ngưng đọng thành nước lỏng. Nói cách khác, điểm sương là nhiệt độ mà độ ẩm tương đối của khối không khí đạt đến 100%.
– Khi điểm sương thấp hơn điểm đóng băng thì gọi là điểm băng giá, thay vì tạo ra sương, nó sẽ tạo ra sương giá hay sương muối do sự đóng băng.
– Điểm sương không phụ thuộc vào sự hiện diện của oxy, nitơ hay các chất khí khác hơi nước trong không khí. Sự hình thành của sương có thể xảy ra ở điểm sương ngay cả khi khí duy nhất tồn tại trong hỗn hợp không khí là hơi nước.
– Khi nhiệt độ cao hơn điểm sương thì áp suất thành phần của hơi nước tăng lên và nước sẽ bay hơi vào không khí.
(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%83m_s%C6%B0%C6%A1ng)
– Điểm sương xác định độ ẩm tương đối. Khi độ ẩm tương đối cao, điểm sương gần với nhiệt độ hiện tại của không khí. Nếu độ ẩm tương đối là 100%, điểm sương sẽ bằng hoặc cao hơn nhiệt độ không khí lúc đó. Nếu độ ẩm tương đối giảm, điểm sương sẽ thấp hơn nhiệt độ của khối không khí.
– Cách tính nhiệt độ điểm sương một cách đơn giản và khá chính xác khi độ ẩm tương đối RH > 50% bằng công thức của nhà khoa học Lawrence.
Td = T – [(100 – RH)/ 5]
Trong đó:
- Td là nhiệt độ điểm sương (oC).
- T là nhiệt độ quan sát được (oC).
- RH là độ ẩm tương đối (%).
– Có thể sử dụng phần mềm để tính toán nhiệt độ điểm sương (mô tả ở hình bên dưới).
Nhiệt độ điểm sương tỷ lệ với độ ẩm tương đối RH, độ ẩm tương đối càng cao thì dễ thu được nước
2. Tổng quan về thu nước từ không khí và cách xử lý
– Nguyên lý là hạ nhiệt độ không khí đến điểm sương (15 – 20°C) thì sẽ thu được nước từ không khí.
– Theo nguyên tắc chung, máy tạo nước từ khí quyển làm lạnh ngưng tụ, không hoạt động hiệu quả khi nhiệt độ giảm xuống dưới 18,3°C hoặc độ ẩm tương đối giảm xuống dưới 30%. Điều này có nghĩa là chúng tương đối kém hiệu quả khi đặt bên trong các văn phòng có máy lạnh.
– Tăng độ ẩm bằng cách phun nước lợ, nước mặn vào không khí để thu lượng nước ngọt nhiều hơn. Tuy nhiên, trong thực tế, phương pháp thu nước từ không khí này rất khó thực hiện.
– Một trường hợp đặc biệt là tạo nước trong nhà kính vì không khí bên trong nhà kính nóng và ẩm hơn nhiều so với bên ngoài. Đặc biệt, ở những vùng khan hiếm nước, một nhà kính có thể tăng cường mạnh mẽ các điều kiện cần thiết cho việc tạo ra nước trong khí quyển.
>>> Xem thêm: Hệ thống lọc nước RO