一种自漂浮栅格状光热体及其应用
阅读说明：本技术 一种自漂浮栅格状光热体及其应用 (Self-floating grid-shaped photo-thermal body and application thereof ) 是由 汤方明 范红卫 尹立新 袁亮 魏存宏 王雪 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种自漂浮栅格状光热体及其应用,漂浮层、位于漂浮层上表面的光热层、接结光热层与漂浮层的接结纱；漂浮层和光热层都是由经纱与纬纱交织形成的机织物；漂浮层的轮廓形状为长方体,漂浮层的密度小于0.7g/cm～3；漂浮层的芯吸速度大于30mm/10min；光热层由若干轮廓为板状的织物在漂浮层上表面沿板状的厚度方向呈条形栅格状排列形成,若干轮廓为板状的织物的组织结构都为角联锁组织,且经纱和纬纱都为光热复丝；接结纱为光热复丝；光热复丝的芯吸速度大于40mm/10min；将自漂浮栅格状光热体置于海面上,自漂浮栅格状光热体置自漂浮与海面上,且在一个标准模拟太阳光下,水蒸气蒸发量为0.95～1.39kg/(m～2·h)。(The invention relates to a self-floating grid-shaped photo-thermal body and application thereof.A floating layer, a photo-thermal layer positioned on the upper surface of the floating layer, and binding yarns binding the photo-thermal layer and the floating layer are arranged on the floating layer; the floating layer and the photothermal layer are both woven fabrics formed by interweaving warp yarns and weft yarns; the profile shape of the floating layer is cuboid, and the density of the floating layer is less than 0.7g/cm 3 (ii) a The wicking speed of the floating layer is more than 30mm/10 min; the photo-thermal layer is made of several fabrics with plate-like contour, and the upper surface of the floating layer is strip-shaped along the thickness direction of the plate-likeThe fabric is formed by grid-shaped arrangement, the weave structures of a plurality of fabrics with plate-shaped outlines are all angle interlocking weaves, and warp yarns and weft yarns are all photo-thermal multifilaments; the binding yarns are photo-thermal multifilaments; the wicking speed of the photothermal multifilament is more than 40mm/10 min; the self-floating grid-shaped photo-thermal body is placed on the sea surface, the self-floating grid-shaped photo-thermal body is placed on the self-floating sea surface, and the evaporation capacity of water vapor is 0.95-1.39 kg/(m) under standard simulated sunlight 2 ·h)。)
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，涉及一种自漂浮栅格状光热体及其应用。
背景技术
淡水资源的急剧缺乏引来了全世界范围内的广泛关注，而利用太阳能作为唯一能源实现淡水的获取无疑是一种值得考虑的经济有效的解决策略。现阶段，利用材料的光热性能实现液态水向气态水的转化成为了重要的手段，但往往受限于蒸发装置的使用便捷性、光热材料的耐受、水蒸气的蒸发通道不畅而影响此种作用的效果。现今的光热蒸发装置常需额外装置辅助，例如使用泡沫等漂浮物承载等；同时，较难实现可控高度的耐受性优良的光热体，面对恶劣的适用环境，光热体常发生流失、脱落、断裂等情况；此外，一些光热体往往存在水分子蒸发通道不畅的问题，即光热体有一定的体积，造成了光热体内部的水分子不容易蒸发。
因此，为提升水蒸气蒸发效率，尤其是针对水蒸气生成装置的便携性、耐受性以及蒸汽生成通道丰富，研究一种可以同时解决以上问题的海水淡化装置无疑成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自漂浮栅格状光热体及其应用，解决的是现有技术中光热装置的便携性不足、耐受性不足以及水蒸气蒸发通道不畅的问题。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种自漂浮栅格状光热体，包括：漂浮层、位于漂浮层上表面的光热层、接结光热层与漂浮层的接结纱；漂浮层和光热层都是由经纱与纬纱交织形成的机织物；
漂浮层的轮廓形状为长方体，漂浮层的整体密度小于0.7g/cm3；漂浮层的芯吸速度大于30mm/10min；
光热层由若干轮廓为板状的织物在漂浮层上表面沿板状的厚度方向呈条形栅格状排列形成，板状的厚度方向与漂浮层上表面平行，若干轮廓为板状的织物的组织结构都为角联锁组织，且经纱和纬纱都为光热复丝；(纱线为具有光热性能的复丝)；
接结纱为光热复丝；
光热复丝的芯吸速度大于40mm/10min。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，漂浮层的组织结构为角联锁组织，经纱为丙纶或者乙纶，纬纱为泡沫细条及其与其他纱线的混合纱线，其他纱线为丙纶或者乙纶(纱线为密度低于水的化纤复丝)。
漂浮层可承载其自身以及光热层浮在水面；
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，接结纱即光热层的经纱。具体是指：光热层的经纱向下接结漂浮层的纬纱，光热层的经纱实现了两者的连接，任意栅格处都有接结纱存在，接结纱又可以将漂浮层因毛细作用所吸收的水分扩散至整个光热层。
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，接结纱的芯吸速度为40～80mm/10min。
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，光热复丝为碳纤维复丝、载有重金属粒子的线材或者聚吡咯高分子长丝。
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，沿若干轮廓为板状的织物的厚度方向为纬向，在纬纱所在水平面上，与纬纱垂直的方向为经向；若干轮廓为板状的织物的经向紧度为80％～90％，纬向紧度为60％～70％。
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，若干轮廓为板状的织物的形状相同，板状的织物的厚度为0.5cm～3cm，条形栅格状排列时，栅格的高大于3cm，相邻栅格的间距为0.2～0.5cm。光热层呈条形栅格状，每个栅格之间有一定的缝隙，可以作为水蒸气蒸发的通道之用，同时狭长的缝隙有可实现太阳光在相邻栅格间的连续反射，能增大太阳光的吸收能力；
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，长方体的高度为2～10cm。
如上所述的一种自漂浮栅格状光热体，自漂浮栅格状光热体置于海面上，可以自漂浮与海面上，且在一个标准模拟太阳光下(辐照为1kw/m2)，水蒸气蒸发量为0.95～1.39kg/(m2·h)。
一种自漂浮栅格状光热体的制造方法，设计织物的经向紧度和纬向紧度，织造开始前，按照条形栅格状织物的截面形态进行穿综，即截面区域为光热层的穿入光热复丝，截面区域为漂浮层的穿入漂浮层经纱，织造过程中，光热层和漂浮层皆采用角联锁组织，在织造光热层和漂浮层之间的区域时，将漂浮层的最上层的纬纱织入到光热层的最下层经纱中去，实现接结，采用无梭织机一次性织造自漂浮栅格状光热体，引入的每根纬纱都连续穿过整个幅宽的织物，完成后剪除栅格间的光热线材即可。
本发明的原理是：
将本发明的自漂浮栅格状光热体置于海水中，光热层在上，漂浮层在下，浮于海水之上的织物的光热层不与海水接触，漂浮层的芯吸速度大于30mm/10min，漂浮层的毛细作用吸收海水，该海水可通过接结纱的毛细作用传递至光热层，光热层的经纱和纬纱都为光热复丝，且芯吸速度也大于40mm/10min，则利用光热层的更强的毛细作用，将海水扩散至整个光热层，由于光热层具有良好的光热转换作用，因太阳光照射而温度上升的光热层将其表面的液态水转化为水蒸气，水蒸气可沿栅格的四周与光热层脱离。
本发明的自漂浮栅格状光热体为一次织造成型的三维织物，即采用机织工艺中的角联锁组织实现了光热体的织造，所选组织的经纬向紧度适中，且经纱拥有较大的屈曲，赋予织物优良的拉伸和压缩性能，同时拥有更高的孔隙率，且有厚度的织物组织结构拥有较平面形态的光热体更大的比表面积，加大了太阳光的吸收面积，进而增加了水蒸气的蒸发效率。而且这种自身接结于一体的漂浮层和光热层具有优良的便携性；而且漂浮层的织物采用密度低于水且具有柔性的纱线，特别是当纬纱选用泡沫细条或泡沫细条与经纱所采用的纱线共同作为纬纱，无需辅助装置即可实现漂浮、弯曲、压缩、折叠、拉伸等物理过程；光热层采用光热性能且具有柔性的纱线，可高效吸收太阳光，进而转化为热能，加速水分的蒸发，而且可以拥有弯曲、压缩、折叠、拉伸特性以抵御物理冲击；
本发明的自漂浮栅格状光热体，可以实现光热装置便携性、耐受性以及水蒸气逃逸通道丰富于一体。
有益效果
(1)本发明的一种自漂浮栅格状光热体，光热层的条形栅格状形态不仅增大了光热体接受太阳光的面积，同时又实现了水蒸气可从相邻栅格间的缝隙蒸发的可能，进一步保证了蒸汽生成效率；采用机织工艺实现了光热层和漂浮层的一次织造，通过不同区域的经纱穿综，实现了条形栅格状的形态结构；
(2)本发明的一种自漂浮栅格状光热体的应用，用有光热效果的线材作为光热层的经纬纱，采用密度低于水的化纤作为漂浮层的经纱，实现了无需辅助装置的自漂浮和蒸汽生成。
附图说明
图1为本发明的一种自漂浮栅格状光热体的织造示意图；其中，1-漂浮层，2-光热层。
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。
一种自漂浮栅格状光热体，包括：漂浮层、位于漂浮层上表面的光热层、接结光热层与漂浮层的接结纱；漂浮层和光热层都是由经纱与纬纱交织形成的机织物；
漂浮层的轮廓形状为长方体，漂浮层的整体密度小于0.7g/cm3；漂浮层的芯吸速度大于30mm/10min；
光热层由若干轮廓为板状的织物在漂浮层上表面沿板状的厚度方向呈条形栅格状排列形成，板状的厚度方向与漂浮层上表面平行，若干轮廓为板状的织物的组织结构都为角联锁组织，且经纱和纬纱都为光热复丝；
接结纱为光热复丝；
光热复丝的芯吸速度大于40mm/10min。
漂浮层的组织结构为角联锁组织，经纱为丙纶或者乙纶，纬纱为丙纶或者乙纶；
接结纱即光热层的经纱。具体是指：光热层的经纱向下接结漂浮层的纬纱，光热层的经纱实现了两者的连接，任意栅格处都有接结纱存在，接结纱又可以将漂浮层因毛细作用所吸收的水分扩散至整个光热层。
接结纱的芯吸速度为40mm/10min～80mm/10min。
光热复丝为碳纤维复丝、载有重金属粒子的线材或者聚吡咯高分子长丝。
沿若干轮廓为板状的织物的厚度方向为纬向，在纬纱所在水平面上，与纬纱垂直的方向为经向；若干轮廓为板状的织物的经向紧度为80％～90％，纬向紧度为60％～70％。
若干轮廓为板状的织物的形状相同，板状的织物的厚度为0.5cm～3cm，条形栅格状排列时，栅格的高大于3cm，相邻栅格的间距为0.2～0.5cm。光热层呈条形栅格状，每个栅格之间有一定的缝隙，可以作为水蒸气蒸发的通道之用，同时狭长的缝隙有可实现太阳光在相邻栅格间的连续反射，能增大太阳光的吸收能力；
长方体的高度为2～10cm。
自漂浮栅格状光热体置于海面上，可以自漂浮与海面上，且在一个标准模拟太阳光下(辐照为1kw/m2)，水蒸气蒸发量为0.95～1.39kg/(m2·h)。
一种自漂浮栅格状光热体的制造方法，设计织物的经向紧度和纬向紧度，织造开始前，按照条形栅格状织物的截面形态进行穿综，即截面区域为光热层的穿入光热复丝，截面区域为漂浮层的穿入漂浮层经纱，织造过程中，光热层和漂浮层皆采用角联锁组织，在织造光热层和漂浮层之间的区域时，将漂浮层的最上层的纬纱织入到光热层的最下层经纱中去，实现接结，采用无梭织机一次性织造自漂浮栅格状光热体，引入的每根纬纱都连续穿过整个幅宽的织物，完成后剪除栅格间的光热线材即可。
实施例1
一种自漂浮栅格状光热体，如图1所示，包括：漂浮层1、位于漂浮层上表面的光热层2、接结光热层与漂浮层的接结纱；漂浮层和光热层都是由经纱与纬纱交织形成的机织物；
漂浮层的轮廓形状为长方体，长方体的高度为8cm，宽度为1.1m，长度为1.8m，漂浮层的整体密度为0.6g/cm3；漂浮层的芯吸速度为35mm/10min；漂浮层的组织结构为经纱和纬纱都为丙纶的角联锁组织；
光热层由若干轮廓为板状的织物在漂浮层上表面沿板状的厚度方向呈条形栅格状排列形成，板状的厚度方向与漂浮层上表面平行，若干轮廓为板状的织物的形状相同，板状的织物的厚度为2.5cm，条形栅格状排列时，栅格的高为3.8cm，相邻栅格的间距为0.3cm；若干轮廓为板状的织物的组织结构都为经纱和纬纱都为碳纤维复丝的角联锁组织，光热复丝的芯吸速度为50mm/10min；沿若干轮廓为板状的织物的厚度方向为纬向，在纬纱所在水平面上，与纬纱垂直的方向为经向；若干轮廓为板状的织物的经向紧度为85％，纬向紧度为65％。
光热层的经纱向下接结漂浮层的纬纱，则接结纱即光热层的经纱，光热层的经纱实现了两者的连接，任意栅格处都有接结纱。
自漂浮栅格状光热体置于海面上，可以自漂浮与海面上，且在一个标准模拟太阳光下(辐照为1kw/m2)，水蒸气蒸发量为1.28kg/(m2·h)。
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