溫敏材料、應(yīng)用該材料的除濕裝置及該裝置工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料及材料控制領(lǐng)域，尤其是一種溫敏材料、應(yīng)用該材料的除濕裝置及該裝置工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣濕度過大不僅影響人的生活環(huán)境，還直接影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)品的儲存，如文物和檔案的保存，因此人們必須采取有效的措施來保證空氣濕度符合要求。于是，各種除濕技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展，于此同時隨著環(huán)境與能源問題的日益嚴(yán)重，以低品位熱能及有效清洗的空調(diào)系統(tǒng)將成為大勢所趨。
[0003]目前存在的空氣除濕技術(shù)包括制冷冷凝除濕法，固體動態(tài)吸附除濕法和靜態(tài)吸附除濕法及溶液除濕法。制冷冷凝除濕法采用氟利昂作制冷劑對大氣臭氧層有破壞作用同時除濕空間濕負(fù)荷較大時，待處理空氣需要降到很低的露點(diǎn)溫度，從而要求蒸發(fā)溫度低，由此會導(dǎo)致蒸發(fā)器表面結(jié)霜，并且除濕設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電量大。靜態(tài)吸附除濕法是利用液體吸濕劑(如溴化鋰、氯化鋰)和固體吸濕劑(如硅膠)來吸收空氣中的水分。由于吸濕劑的吸濕量有限，只能適用于有限的封閉空間且其低溫疏水高溫吸水的特性會增大能耗，降低吸濕效率，，同時吸濕劑需要定期更換，對大空間和有嚴(yán)格除濕要求的場所難以適用，因此應(yīng)用范圍較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:1.現(xiàn)有吸濕劑是常規(guī)納米材料，低溫疏水高溫吸水，而無論是傳統(tǒng)的固體除濕還是現(xiàn)代的液體除濕都是低溫吸水高溫放水以完成最終除去空氣中水份的方法，因此現(xiàn)有除濕劑除濕效率低2.現(xiàn)有除濕設(shè)備在除濕時，采用的除濕劑需要定期更換應(yīng)用范圍較小；3.現(xiàn)有除濕裝置是單一除濕裝置，且不能自動啟動和選擇除濕效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:一種溫敏材料及其制備方法，包括如下步驟:第一步:將異丙基丙烯酰胺凝膠(PNIPAAm)加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑等溶于無水乙醇中進(jìn)行交聯(lián)引發(fā)；第二步:待溶解充分后，通氮?dú)獗Ｗo(hù)加入硅酸鈉，充分溶解后加入強(qiáng)酸在60 °(:恒溫水浴中反應(yīng)24 h;第三步:用去離子水浸潰，間隔7-12小時后更換去離子水，除去未反應(yīng)單體，生成溫敏材料成品。異丙基丙烯酰胺凝膠加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑反應(yīng)后生成反開關(guān)納米材料，生成的反開關(guān)納米材料和硅酸鈉反應(yīng)生成溫敏材料。根據(jù)除濕環(huán)境及性價比，確定反開關(guān)納米材料和硅酸鈉的比例范圍，該比例范圍在1:2至1:20之間都可以。
[0006]進(jìn)一步地，所述的交聯(lián)劑為亞甲基雙丙烯酰胺，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，催化劑為異丙醇，強(qiáng)酸為氫氟酸。
[0007]進(jìn)一步地，一種應(yīng)用上述溫敏材料提高除濕效率的裝置，其特征在于:包括固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置和/或溶液除濕裝置，所述固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置和溶液除濕裝置通過風(fēng)道分路開關(guān)聯(lián)機(jī)成串聯(lián)式或并聯(lián)式，所述固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置和溶液除濕裝置的各部件表面附著有溫敏材料，所述固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置和溶液除濕裝置均受神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器控制。通過溫敏材料及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器提高相關(guān)耗能設(shè)備效率，降低能耗，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確保固體的最低能耗指標(biāo)及液體的最小飄逸指標(biāo)。固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置和溶液除濕裝置可以同時使用，也可以單獨(dú)使用，根據(jù)實際工程需求而定:當(dāng)要求的風(fēng)量較大時，同時并聯(lián)使用；當(dāng)要求的濕度較低時，同時串聯(lián)使用；當(dāng)要求的溫度較低時，單獨(dú)使用固體；當(dāng)要求的能耗較低時，單獨(dú)使用液體；如果好處想兩頭得，啟動的時候用固體，耗電大，但是除濕冷凝速度快，一旦涼爽后，就切換到液體，省電，同時擁有液體和固體裝置則效果更優(yōu)。
[0008]進(jìn)一步地，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的控制方法如下:
第一步:根據(jù)風(fēng)量大小選神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)層數(shù)為3，隱層神經(jīng)元數(shù)量為7到13，采取隱層和輸出層神經(jīng)元函數(shù)分別為tansig函數(shù)和purelin函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)方式選用了trainlm 算法；
第二步:有函數(shù)newff ()形態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
第三步:在對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練之前，首先設(shè)定相關(guān)參量，例如最大訓(xùn)練次數(shù)、訓(xùn)練要求精度、學(xué)習(xí)率等；
第四步:對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；
第五步:重復(fù)訓(xùn)練直到滿足要求為止；
第六步:保留訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實行預(yù)測；
第七步:將預(yù)測值和實際輸出值進(jìn)行對比，統(tǒng)計出相對誤差；
第八步:將隱層傳遞函數(shù)改為radbas函數(shù)，再對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，統(tǒng)計出相對誤差，并與tansig的結(jié)果進(jìn)行比較；
第九步:選合適的函數(shù)與神經(jīng)元數(shù)量。
[0009]進(jìn)一步地，所述固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置和溶液除濕裝置上分別連接設(shè)置有超聲波自動清洗裝置，所述超聲波自動清洗裝置受神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器控制。當(dāng)除濕裝置需要清洗時，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器控制超聲波自動清洗裝置進(jìn)行清洗。
[0010]進(jìn)一步地，所述的提高除濕效率的裝置僅包括固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置。根據(jù)除濕效率選擇除濕裝置，當(dāng)要求的溫度較低時，單獨(dú)使用固體除濕裝置即可。
[0011]進(jìn)一步地，所述的固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置放置于一個箱體里，固體轉(zhuǎn)輪把所述的固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置分為除濕端和再生端，除濕端和再生端的空間比例為1:1至1:3。
[0012]進(jìn)一步地，所述的提高除濕效率的裝置僅包括溶液除濕裝置。當(dāng)要求的能耗較低時，單獨(dú)使用液體除濕裝置。
[0013]進(jìn)一步地，所述提高除濕效率的裝置包括由溫濕度傳感器，分別放置于該裝置的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，且連接所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。通過溫濕度傳感器把進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的溫度傳輸給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。
[0014]進(jìn)一步地，一種利用上述溫敏材料提高除濕效率裝置的提高除濕效率的方法，其特征在于，包括步驟一:待處理空氣通過風(fēng)道進(jìn)入該除濕裝置，通過溫濕度傳感器搜集到的溫濕度數(shù)據(jù)，傳輸給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器控制空氣的除濕；步驟二:空氣經(jīng)過除濕處理后，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的作用下，一部分排到室外，一部分用于除濕能力的再生；通過以上兩個步驟的反復(fù)重復(fù)進(jìn)行，除濕裝置不停地運(yùn)轉(zhuǎn)工作。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:(1)利用現(xiàn)有的除濕劑和反開關(guān)納米材料混合反應(yīng)，形成新的溫敏材料，所述溫敏材料具有低溫吸水高溫放水的特性提高除濕劑的除濕效率且能耗低。(2)通過在除濕裝置的表面各端噴涂溫敏材料，所述溫敏材料就是吸濕劑，由于溫敏材料不降解，避免更換吸濕劑。(3)根據(jù)除濕效率的要求，對風(fēng)量和溫度的不同要求，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器選擇液體除濕裝置或者固體除濕裝置或者二者的組合。(4)通過除濕裝置上安裝超聲波清洗裝置，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的作用下，控制除濕裝置的自動清洗。
【附圖說明】
[0016]圖1固體除濕裝置和液體除濕裝置的串聯(lián)或并聯(lián)示意圖；
①一⑤表示風(fēng)道。
[0017]圖2溫敏材料的的制備流程圖。
[0018]①表示通氮?dú)獗Ｗo(hù)；
②表示60°C恒溫水浴中反應(yīng)24 h ；
③表示用去離子水浸潰，間隔一定時間更換去離子水，除去未反應(yīng)單體。
[0019]圖3固體除濕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
1-風(fēng)機(jī)；2_固體轉(zhuǎn)輪；3_再生熱源；4_超聲波自動清洗裝置。
[0020]圖4液體除濕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
5-除濕芯；6_再生芯；7_蒸發(fā)器；8_壓縮機(jī)；9_閥門；10-冷凝器；11-再生泵；12_管式換熱器；13_除濕泵；14_換熱器。
[0021]圖5利用溫敏材料提高除濕效率的除濕裝置工作流程圖。
[0022]圖6固體除濕裝置除濕流程圖。
[0023]圖7液體除濕裝置除濕流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]實施例1 溫敏材料的制備
如圖2所示，將異丙基丙烯酰胺凝膠(PNIPAAm)加入亞甲基雙丙烯酰胺、偶氮二異丁腈、溶于無水乙醇中進(jìn)行交聯(lián)引發(fā)生成反開關(guān)納米材料；待溶解充分后，通氮?dú)獗Ｗo(hù)加入硅酸鈉，充分溶解后加入氫氟酸在60 °(:恒溫水浴中反應(yīng)24 h得到溫敏硅膠粗產(chǎn)品；溫敏硅膠粗產(chǎn)品用去離子水浸潰，間隔7-12小時后更換去離子水，除去未反應(yīng)單體，生成溫敏材料成品。根據(jù)除濕要求及性價比，確定反開關(guān)納米材料和硅酸鈉的比例范圍，該比例范圍在1:2至1:20之間都可以。
[0026]實施例2
如圖1所示的固體液體的串并聯(lián)聯(lián)機(jī)圖，圖中示出的固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置與溶液除濕裝置通過風(fēng)道分路開關(guān)聯(lián)機(jī)成串聯(lián)式或并聯(lián)式，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)除濕及制冷要求確定串聯(lián)并聯(lián)的選擇方式，并聯(lián)式時的空氣流動次序是:待處理空氣分別經(jīng)①、③風(fēng)道進(jìn)入固體除濕裝置及液體除濕裝置，被降溫后干燥后的新風(fēng)經(jīng)過風(fēng)道②、④送入室內(nèi)，⑤不通。串聯(lián)式時的空氣流動次序是:待處理空氣首先經(jīng)風(fēng)道③進(jìn)入液體除濕系統(tǒng)，由④經(jīng)過風(fēng)道⑤回到①再進(jìn)入固體除濕系統(tǒng)，最后經(jīng)風(fēng)道②送進(jìn)室內(nèi)。
[0027]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的控制方法如下步驟所示:
第一步:根據(jù)風(fēng)量大小選神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)層數(shù)為3，隱層神經(jīng)元數(shù)量為7到13，采取隱層和輸出層神經(jīng)元函數(shù)分別為tansig函數(shù)和purelin