一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物及其制备方法
阅读说明：本技术 一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物及其制备方法 (Wavy fabric for efficiently generating solar steam and preparation method thereof ) 是由 范红卫 汤方明 王丽丽 陈瑞 王雪 邵义伟 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法,是以经纱和纬纱为原料,设计经纱对应综眼的分布呈波浪状分布,按照单层机织物的织造方法,采用无梭织机进行织造,织成用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物；织造时,提综动程为波浪状中波峰与波谷高度差的2倍以上；且经纱的张力是纬纱的张力的5倍以上；该方法制得的用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物为由经纱与纬纱交织形成的单层机织物,单层机织物的整体呈瓦楞板状结构,沿着瓦楞板状结构的厚度方向,将波浪形织物的部分浸入到海水中后,在一个标准模拟太阳光下,水蒸气蒸发量为1.25～1.46kg/(m～2·h)；其中,浸入到海水中的波浪形织物的厚度占织物总厚度的1/10。(The invention relates to a method for preparing a wavy fabric for efficiently generating solar steam, which is implemented by using warps and weftsYarns are used as raw materials, the distribution of warps corresponding to heddle eyes is designed to be in a wavy distribution, and a shuttleless loom is adopted for weaving according to a weaving method of single-layer woven fabric to weave a wavy fabric for efficiently generating solar steam; during weaving, the lifting heald stroke is more than 2 times of the height difference between the wave-shaped middle wave crest and the wave trough; and the tension of the warp is more than 5 times of that of the weft; the wavy fabric for efficiently generating solar steam, which is prepared by the method, is a single-layer woven fabric formed by interweaving warp yarns and weft yarns, the whole single-layer woven fabric is of a corrugated plate-shaped structure, and after the part of the wavy fabric is immersed into seawater along the thickness direction of the corrugated plate-shaped structure, the evaporation capacity of water vapor is 1.25-1.46 kg/(m & lt/(m & gt) under standard simulated sunlight 2 H); wherein the thickness of the wavy fabric immersed in the sea water accounts for 1/10 the total thickness of the fabric.)
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，涉及一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物及其制备方法。
背景技术
现阶段，众多地区存在有淡水资源缺乏，太阳能作为一种绿色能源，利用其作为海水淡化的能量来源能够在一定程度上缓解此类问题。光热材料是一种可以将太阳光转化为热量的材料，重金属离子，纳米流体以及碳基材料等都被证实是有效的太阳能蒸汽生成手段。自然环境下，太阳光照射到单位面积上的能量无法人为改变，如何将太阳光的能量最大程度的吸收成为了重点研究的内容。考虑到地球上大多数地区的大多数白天时间段内，太阳光都非直射入地球表面，故采用有一定高度的光热体无疑较平面形态的光热体有更高的太阳光接受能力。但是，现阶段的光热体多是平面形态，即单位面积内光热体的高度几乎可以忽略，这无疑制约了太阳光的利用率，若将平面形态的光热体多层累加可以获得有一定高度的光热体，但此类光热体的内部的部分材料并不会发挥作用，是这无疑造成了更多材料的浪费和成本的增加。
因此，为提升水蒸气蒸发效率，研究一种单位投影面积内具有更高表面积的光热体结构成为了亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物及其制备方法；
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，为由经纱与纬纱交织即形成的单层机织物，单层机织物的整体呈瓦楞板状结构，纬向呈波浪状起伏，经向保持不变；
经纱为光热纱线；纬纱为光热纱线和涂塑金属丝；
光热纱线为碳纤维长丝、镀有碳基材料或重金属离子的线材；涂塑金属丝为涂塑铜丝、涂塑铁丝或涂塑不锈钢丝。光热纱线为具有满足本发明要求的光热性能的纱线；涂塑金属丝为具有满足本发明要求的拥有一定塑性形变的涂塑金属丝，且涂塑金属丝可以防止金属丝被腐蚀。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，单层机织物的经向紧度为80％～90％，纬向紧度为60％～70％。经向紧度的设置明显高于纬向紧度，保证了单位投影面积内的经纱根数与纬纱根数能够平衡。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，单层机织物的组织结构为平纹组织、斜纹组织或者缎纹组织。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，单层机织物的芯吸速度为70～125mm/10min。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，波浪状所指的波浪曲线的最大斜率的绝对值大于1/2，相邻两个波峰的间距为波峰与波谷高度差的1/3～3/4。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，单层机织物的纬纱中，每两根涂塑金属丝之间的光热纱线的数量相同。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，单层机织物的纬纱中，涂塑金属丝的数量与纬纱总数量之比小于1/20。
本发明还采用如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的应用，沿着瓦楞板状结构的厚度方向，将波浪形织物的部分浸入到海水中后，在一个标准模拟太阳光下(1kw/m2)，水蒸气蒸发量为1.25～1.46kg/(m2·h)；其中，浸入到海水中的波浪形织物的厚度占织物总厚度(即波峰与波谷高度差)的1/10。
制备如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的方法，以经纱和纬纱为原料，设计经纱对应综眼的分布呈波浪状分布，按照单层机织物的织造方法，采用无梭织机进行织造，织成用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物；
织造时，提综动程为波浪状中波峰与波谷高度差的2倍以上；且经纱的张力是纬纱的张力的5倍以上。经纱的张力为200cN以上，经纱的张力可使其下机后依然保持波浪状起伏形态。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法，织造时，采用一对导辊对单层机织物进行牵伸；
一对导辊包括上导辊和下导辊，上导辊和下导辊的周面都呈回转面，上导辊的回转面的母线为波浪状曲线(与纬向所呈现的波浪状一致)，回转面的轴线为直线，波浪状曲线上的波谷到回转面的轴线的距离相等，且为5～7.5cm；下导辊的回转面与上导辊的回转面相互贴合；
在单层机织物的织造过程中，单层机织物从上导辊和下导辊中穿过，上导辊和下导辊相互贴合压紧单层机织物。
如上所述的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法，下导辊配置有伺服电机；压紧是指导辊的压力为200N～300N。
本发明的原理是：
本发明采用的单层机织物的整体呈瓦楞板状结构，单层机织物的单位投影面积内拥有较平面结构更大的表面积，面对来自与海平面不呈九十度的太阳光的照射时，单层机织物的斜面可以接受更多的直射光。同时，瓦楞板状结构的高低起伏的形态也增强了太阳光的连续反射吸收，即太阳光照射到单层机织物的斜面上时，还可以反射至相邻的斜面，以此连续反射直至太阳光被完全吸收转化为热能；本发明中的单层机织物的结构主要是由经纱和纬纱织成，且经纱和纬纱都为碳纤维长丝、镀有碳基材料或重金属离子的线材，对太阳能的利用率高，形成了良好的光热体结构，因此，本发明中的单层机织物的整体呈瓦楞板状结构可以使得该光热体结构在一定的单位投影面积内具有更高表面积的光热转化效率。
本发明在织造单层机织物的过程中，将经纱的张力设置为纬纱张力的五倍，通过设置足够大的经纱张力在经纬交织过程中，可以带动纬纱随着经纱的位置而移动，而且，将综眼的分布设置成波浪形分布时，织造时，纬纱与处于大张力下的经纱交织后，纬纱的形态会趋于波浪形，由于本发明采用的纬纱为金属丝，具有一定的刚性，当纬纱受经纱的张力作用，其波浪形态会被固定，从而形成整体呈瓦楞板状结构的单层机织物。本发明还将现有技术中的单卷取辊卷取机构替换为双导辊挤压转动方式，两个导辊的曲面结构相互配合，且曲面与呈瓦楞板状结构的单层机织物相对应，即一个导辊的波峰置于另一导辊的波谷处，上导辊将成型的织物压紧至下导辊，下导辊配置有伺服电机，下导辊转动时会带动上导辊转动，通过控制下导辊的转动可以达到控制经纱张力的效果，并同时将已成型的织物带离织口，实现用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的织造。
有益效果
(1)本发明的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，通过织物形态的设计使得单位投影面积内拥有较平面结构更大的表面积，显著提高了光热体结构在一定的单位投影面积内具有更高表面积的光热转化效率；
(2)本发明的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法，通过设计经纱对应综眼的分布呈波浪状分布，且在织造时，控制提综动程为波浪状中波峰与波谷高度差的2倍以上；且经纱的张力是纬纱的张力的5倍以上；可以制成整体呈瓦楞板状结构的单层机织物；
(3)本发明的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法，采用与整体呈瓦楞板状结构的单层机织物的形状相互配合的导辊，可以控制经纱的张力，同时又可实时将织造完成的织物带离织口。
附图说明
图1为本发明的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的织造示意图；
图2为本发明的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的综丝示意图；
图3为本发明的一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的导辊示意图；
其中，1-经纱，2-纬纱，3-涂塑铜丝，4-综丝，5-综眼，6-上导辊，7-下导辊，8-单层机织物。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，为由经纱与纬纱交织形成的单层机织物，单层机织物的整体呈瓦楞板状结构，纬向呈波浪状起伏，经向保持不变；
经纱为光热纱线；纬纱为光热纱线和涂塑金属丝；
光热纱线为碳纤维长丝、镀有碳基材料或重金属离子的线材；涂塑金属丝为涂塑铜丝、涂塑铁丝或涂塑不锈钢丝。光热纱线为具有满足本发明要求的光热性能的纱线；涂塑金属丝为具有满足本发明要求的拥有一定塑性形变的涂塑金属丝，且涂塑金属丝可以防止金属丝被腐蚀。
单层机织物的经向紧度为80％～90％，纬向紧度为60％～70％。经向紧度的设置明显高于纬向紧度，保证了单位投影面积内的经纱根数与纬纱根数能够平衡。
单层机织物的组织结构为平纹组织、斜纹组织或者缎纹组织。
单层机织物的芯吸速度为70～125mm/10min。
波浪状所指的波浪曲线的最大斜率的绝对值大于1/2，相邻两个波峰的间距为波峰与波谷高度差的1/3～3/4。
单层机织物的纬纱中，每两根涂塑金属丝之间的光热纱线的数量相同。
单层机织物的纬纱中，涂塑金属丝的数量与纬纱总数量之比小于1/20。
沿着瓦楞板状结构的厚度方向，将波浪形织物的部分浸入到海水中后，在一个标准模拟太阳光下(1kw/m2)，水蒸气蒸发量为1.25～1.46kg/(m2·h)；其中，浸入到海水中的波浪形织物的厚度占织物总厚度(即波峰与波谷高度差)的1/10。
一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法，以经纱和纬纱为原料，设计经纱对应综眼的分布呈波浪状分布，按照单层机织物的织造方法，采用无梭织机进行织造，织成用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物；
织造时，提综动程为波浪状中波峰与波谷高度差的2倍以上；且经纱的张力是纬纱的张力的5倍以上。经纱的张力为200cN以上，经纱的张力可使其下机后依然保持波浪状起伏形态。
织造时，采用一对导辊对单层机织物进行牵伸；
一对导辊包括上导辊和下导辊，上导辊和下导辊的周面都呈回转面，上导辊的回转面的母线为波浪状曲线(与纬向所呈现的波浪状一致)，回转面的轴线为直线，波浪状曲线上的波谷到回转面的轴线的距离相等，且为5～7.5cm；下导辊的回转面与上导辊的回转面相互贴合；
在单层机织物的织造过程中，单层机织物从上导辊和下导辊中穿过，上导辊和下导辊相互贴合压紧单层机织物。
下导辊配置有伺服电机；压紧是指导辊的压力为200N～300N。
实施例1
一种用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备：
经纱：碳纤维长丝；
纬纱：碳纤维长丝和涂塑铜丝；
(2)如图2所示，设计经纱对应综眼的分布呈波浪状分布；波浪状为正弦波曲线，振幅为8cm，角频率为5；
(3)设计织物结构：设计单层机织物的组织结构为平纹组织，且单层机织物的纬纱中，每两根涂塑铜丝之间的光热纱线的数量相同(具体为25根)；单层机织物的纬纱中，涂塑铜丝的数量与纬纱总数量之比为1/25。
(4)织造：如图1～2所示，以经纱和纬纱为原料，按照单层平纹组织机织物的织造方法，采用无梭织机进行织造，且采用一对导辊对单层机织物进行牵伸，织成用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物；其中，织造时，提综动程为波浪状中波峰与波谷高度差的2倍；且经纱的张力是纬纱的张力的5倍，经纱的张力为200cN；如图3所示，一对导辊包括上导辊6和下导辊7，上导辊和下导辊的周面都呈回转面，上导辊的回转面的母线为波浪状曲线(与经纱对应综眼的波浪状分布相同)，回转面的轴线为直线，波浪状曲线上的波谷到回转面的轴线的距离相等，且为6cm；下导辊的回转面与上导辊的回转面相互贴合；在单层机织物8的织造过程中，单层机织物8从上导辊和下导辊中穿过，上导辊和下导辊相互贴合压紧单层机织物。下导辊配置有伺服电机；压紧是指导辊的压力为250N。
制得的用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，为由经纱与纬纱交织形成的单层机织物，单层机织物的整体呈瓦楞板状结构，纬向呈波浪状起伏，经向保持不变；单层机织物的经向紧度为80％～90％，纬向紧度为60％～70％，单层机织物的芯吸速度为92mm/10min。
将制得的用于太阳能蒸汽高效生成的波浪形织物，沿着瓦楞板状结构的厚度方向，将织物的部分浸入到海水中后，在一个标准模拟太阳光下(1kw/m2)，水蒸气蒸发量为1.36kg/(m2·h)；其中，浸入到海水中的织物的厚度占织物总厚度(即波峰与波谷高度差)的1/10。
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