水汽充足的沙漠地区生水方法探索

世界上有许多比邻海洋的沙漠非常缺水，但是实际上这些地方的空气中并不缺乏水汽。这些地区有印度的拉贾斯坦邦、巴基斯坦西南部、伊朗东南部、也门、阿曼、索马里、南非西部、纳米比亚南部、马里塔尼亚西部、西撒哈拉、摩洛哥、澳大利亚西部、智利、阿根廷东部、美国西部以及我国的华北平原。如何把这些空气中的水汽以比较廉价的技术方式液化为水呢？现在我们就探讨一下液化空气中水汽的技术问题。

我在以前的文章中设想了许多中液化水汽的方法。但是这些方法各有特点，各有适应环境。例如在高山上放置的液化机械是一种技术，利用类似温室大棚的设施直接淡化海水。但是今天我们讨论的这一套技术适合温度较高绝对湿度较大的沙漠地区液化水汽。

在温度较高绝对湿度较大的沙漠地区做液化水的设施的基本思路是：利用沙漠高温和太阳能发电，利用电力带动制冷设备，利用沙漠地下温度低的特点修建冷库，让水汽在冷库表面液化，这是一种“无中生有”的技术。设计如下：1，在沙漠表面修建一个大型太阳能发电站。2，在太阳能电站的沙漠地下5——10米处修建一个大型冷库，高温冷库，冷冻效果达到零摄氏度即可，冷库的长度超过300——1000米，宽度20——50米。3，在冷库上面、沙漠下面流出高度为3米的水汽通道，水汽通道的上面覆盖1——2米厚的沙子，沙子上面修建太能能发电站用来遮挡强烈的太阳辐射，以便于降低水汽通道的温度。

4，在冷库四周和底部都适用高级保温材料装修，但是冷库顶部和水汽通道接触部分适用高级导温材料铺设，例如使用钢板，并且设计千分之五的坡度，用以集水。5，冷库的制冷机安装在地下，但是制冷产生的热量直接排泄到远离冷库的沙漠，这些热量实在是没有利用价值。6，在冷库的钢板顶部水汽通道上设置许多铁丝网，这些铁丝网就是冷凝器，同时冷库的顶部钢板也是冷凝器。7，在冷库顶部是水汽通道，水汽通道的顶部是保温的沙子，这个水汽通道只保留一个进气口，一个出气口，其它部位是全封闭的，水汽只能是单向运动的，采取出气口排气方式换气，排气口的大小和风力由液化效果而定。8，冷库虽然在水汽通道的下面，但是冷库和水汽通道是完全两个互不交流的封闭系统，它们仅仅在交界钢板层有热量交换，没有物质交换。在水汽通道中液化产生的液化热由水汽通道排泄出去。不干扰冷库的制冷效果。8，在有坡度的冷库低处一端的地下设计一个蓄水池，用以存储液化水。

以上设计是一个空间立体四层设计。最下面一层是冷库，埋在地下5米，冷库上面是空气通道，高度三米，埋在地下两米，空气通道上面是两米厚的沙子保温层，其顶部和沙漠齐平。然后沙子保温层上面是太阳能发电板群，这个太阳能发电板群有两个作用，一个是发电，另外一个是给冷库降温。

这个设施的生水过程是这样的：空气经过长长的地下通道（长度可以超过一公里，利用自然界自身的温差）预先冷却，然后进入空气通道，在空气通道中通过和放置在通道上的铁丝网接触，通过和冷库顶部的钢板接触降低温度，达到露点温度，空气中的水汽在铁丝表面，四周墙壁和钢板上凝结出水，其中产生的液化热随着空气排泄出去。液化水自流进入蓄水池。进入制冷空气通道的含水空气把一部分热量交换给冷库，冷库温度升高，但是冷库通过制冷机的再制冷过程把冷库中的热量直接排泄到大气中。这样制冷空气通道间接地通过冷库排泄出去热量，降低了空气温度，使得空气温度到达露点。达到露点的空气中的水汽在凝结核铁丝网的表面液化，或者粗燥的墙面液化，或者钢板表面液化。铁丝网、墙壁和钢板都起到了凝结核的作用。由于冷库和空气通道之间没有气体对流作用，只有传导作用，所以这个设施总体来说是非常节能的液化设施。而且由于放置的铁丝网具有热辐射作用，因此水汽液化过程产生的汽化热可以顺利地排泄到大气中，不会干扰冷库的制冷效果。在制冷空气通道的三米高的空间中，紧贴着钢板的温度最低，高处的温度较高，温度相差允许在3——5摄氏度以内，所以高处也是热量排泄通道。以上设计具体的数据参数需要根据大气中的水汽绝对含量，当地的沙漠温度，液化水的产水量等等指标设计计算。制冷空气通道产生的干冷空气也可以用来给湿热空气降温，这个需要精妙的设计，例如把干冷空气管道套在湿热空气管道的外层。

以上设计的液化水汽装置适合于远离水源，但是空气水汽含量较高比较干旱，难于液化的地区使用。在我国的西部地区并不合适，但是在华北平原还是可以使用的。这种设施可以利用昼夜温差，在夜间持续工作。