本发明专利技术涉及用于测试材料光热蒸发速率的装置，包括载样台、蒸发测试样品、盛水容器、容器隔热层、太阳光模拟器和天平；所述载样台主要由支撑部分和隔热及供水层组成，支撑部分为中通的圆台形结构，支撑部分内嵌套有隔热及供水层，隔热及供水层上方留有样品位置，隔热及供水层由隔热材料和吸水材料组成，隔热材料外覆盖吸水材料，支撑部分和隔热材料均为高强度低密度低光吸收低导热材料；载样台放置于盛水容器中，盛水容器外部包裹容器隔热层，盛水容器放置于天平上。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术中用于测试材料光热蒸发速率的载样台结构简单合理，所使用材料均廉价易得，环保无污染，并且制作方法较为简便。
【技术实现步骤摘要】
一种用于测试材料光热蒸发速率的装置及方法
本专利技术涉及光热利用、光热蒸发试验装置领域，尤其涉及一种用于测试材料光热蒸发速率的装置及方法。
技术介绍
材料光热蒸发速率通常采用小尺寸样品实验室模拟光照减重试验测得，该方法通过太阳光模拟器营造真实光照环境，将待测材料制作成样品直接放置于容器中或放置在固定于容器中的载样台上进行试验，最终由减重曲线计算得到样品蒸发速率，该方法以其装置简单、易操作、数据易获得而被国内外研究者所普遍采用，受限于模拟太阳光有效面积和样品制作工艺，模拟太阳光光照面积与样品尺寸不能完全相同，且蒸发速率测试试验往往采用较小尺寸的试验样品，测试过程中任何微小变化必然带来较大测量误差，其中有效光照面积、有效光照强度、有效蒸发面积、样品有效尺寸、质量测量精度等都是影响测量准确度的误差来源。为了提高材料光热蒸发速率测量准确度，通常采用准确控制试验样品尺寸、延长光照测试时间等方法。准确控制试验样品尺寸即控制样品有效尺寸，避免在计算蒸发速率时误差由样品尺寸引入，延长光照测试时间可有效消除质量测量精度等带来的偶然误差，但不能消除有效光照面积等带来的系统误差，以上方法对于材料蒸发速率测量准确度没有本质提高。目前，针对材料光热蒸发速率的准确测量过程降低系统误差的装置及方法尚未见报道，因此提出一种用于测试材料光热蒸发速率的装置及方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于测试材料光热蒸发速率的装置及方法，可显著降低有效光照面积、有效光照强度、有效蒸发面积、样品有效尺寸等系统误差带来的测量误差。这种用于测试材料光热蒸发速率的装置，包括载样台、蒸发测试样品、盛水容器、容器隔热层、太阳光模拟器和天平；所述载样台主要由支撑部分和隔热及供水层组成，支撑部分为中通的圆台形结构，支撑部分内嵌套有隔热及供水层，隔热及供水层上方留有样品位置，隔热及供水层由隔热材料和吸水材料组成，隔热材料外覆盖吸水材料，支撑部分和隔热材料均为高强度低密度低光吸收低导热材料；载样台放置于盛水容器中，盛水容器外部包裹容器隔热层，盛水容器放置于天平上，载样台内的样品位置处放置蒸发测试样品，载样台上方设置太阳光模拟器。作为优选：所述支撑部分上表面尺寸大于下表面。作为优选：所述蒸发测试样品上表面与载样台上表面平齐。作为优选：所述吸水材料下部超出支撑部分下表面。这种用于测试材料光热蒸发速率的装置的制作方法，包括以下步骤：步骤1)、将高强度低密度低光吸收低导热材料切割成指定大小，其横截面形状尺寸与盛水容器相同，在其中心位置贯通地切割并取下与样品横截面形状尺寸相同的部分；步骤2)、将步骤1)取下部分切去一定厚度，该厚度为蒸发测试样品厚度；步骤3)、将吸水材料覆盖于步骤2)剩余部分，使其表面无任何褶皱后，将组合体以嵌套方式重新放回原材料中；步骤4)、以斜切的方式在原材料外部切去部分，使原材料侧面与竖直方向产生一定夹角α，此时原材料下表面尺寸略小于上表面，由此载样台制作完成；步骤5)、将低导热材料包裹在盛水容器外壁作为容器隔热层，在盛水容器中放入适量水后将载样台放入盛水容器，由此蒸发测试装置制作完成。作为优选：步骤1)所述高强度低密度低光吸收低导热材料选用密度较低且具有足够机械强度的材料，如发泡聚苯乙烯泡沫板(EPS)或挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)，密度在20-50kg/m3范围内，导热系数低于0.08W/m·K，太阳光吸收率不高于10％，材料板厚度不小于1cm；所述切割选用热切割方法，切割速度不宜过快，应以切割后在材料表面形成一层致密层为宜。作为优选：步骤2)对取下部分切去厚度应与蒸发测试样品厚度相同，确保样品放置在载样台后与载样台上表面平齐，对于一般吸水光热材料该厚度应在3-10mm之间，对于薄膜光热材料该厚度应在0.1-3mm之间，对于复杂结构光热材料该厚度应在3-20mm之间。作为优选：步骤3)所述吸水材料应选用吸水性能良好、耐磨性强、厚度较薄的可塑性材料，例如无纺布、纱布等，吸水材料可单层也可多层覆盖，总厚度应在0.2-3mm之间；所述组合体重新放回原材料中之后，吸水材料底部应露出载样台下表面一部分，确保试验过程中吸水材料与水充分接触。作为优选：步骤4)经斜切处理后原材料侧面与竖直方向夹角α应在8-15°之间。作为优选：步骤5)所述盛水容器直径应不低于100mm，确保实验过程水位变化不超过2mm；所述低导热材料导热系数应低于0.2W/m·K，包裹厚度应不小于2mm，确保隔热层具有良好隔热效果；所述盛水容器中放入适量水后应保证载样台上表面不低于容器上沿。本专利技术的有益效果是：本专利技术中用于测试材料光热蒸发速率的载样台结构简单合理，所使用材料均廉价易得，环保无污染，并且制作方法较为简便；该装置和方法的应用可显著提高材料光热蒸发速率测试准确度，确保材料光热蒸发速率准确评估，增加国内外不同研究者之间数据测量可比性，可以应用在光热法海水淡化及光热法废水处理领域。附图说明图1为本专利技术中载样台制作示意图；图2为本专利技术中载样台结构示意图；图3为本专利技术中光热材料蒸发速率测试装置示意图。附图标记说明：载样台1、蒸发测试样品2、盛水容器3、容器隔热层4、太阳光模拟器5、天平6、支撑部分7、隔热及供水层8、样品位置9、隔热材料10、吸水材料11。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。在高强度低密度低光吸收低导热材料中以组合嵌套的方式引入吸水材料，通过线切割再成膜工艺制作样品载样台，并以同样加工工艺使载样台与竖直方向产生一定夹角，盛水容器用低光吸收低导热材料进行外壁均匀包裹处理，得到最终测试装置。其原理是：①材料高强度低密度是为了确保载样台能够稳定支撑样品，不易损坏，且能够飘浮在水面，保证供水能力不随光照时间变化；②材料低光吸收低导热是为了降低材料对太阳光的吸收和内部热传导，一方面降低投射光线照射在样品以外部分对有效光照面积的影响，另一方面增强隔热性能，减少热量通过热传导的方式传播至水本体；③以组合嵌套的方式引入吸水材料是为了保证载样台对样品供水能力的同时最大程度减少热量通过吸水材料传播至水本体；④线切割再成膜工艺是利用高温高热切割线将材料切割成固定形状，切割部位先后经历熔化-固化过程，在其表面形成一层均匀固化膜，降低材料表面粗糙度，减小材料表面毛细现象；⑤使载样台与竖直方向产生一定夹角是为了增加载样台与盛水容器壁之间距离，避免载样台与盛水容器壁接触产生毛细现象，水通过毛细现象上升至载样台表面，使样品有效蒸发面积增大；⑥盛水容器用低光吸收低导热材料进行外壁均匀包裹处理是为了降低盛水容器隔热效果，避免热量通过容器壁与外界进行热交换。如图1-3所示，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测试材料光热蒸发速率的装置，其特征在于：包括载样台(1)、蒸发测试样品(2)、盛水容器(3)、容器隔热层(4)、太阳光模拟器(5)和天平(6)；所述载样台(1)主要由支撑部分(7)和隔热及供水层(8)组成，支撑部分(7)为中通的圆台形结构，支撑部分(7)内嵌套有隔热及供水层(8)，隔热及供水层(8)上方留有样品位置(9)，隔热及供水层(8)由隔热材料(10)和吸水材料(11)组成，隔热材料(10)外覆盖吸水材料(11)，支撑部分(7)和隔热材料(10)均为高强度低密度低光吸收低导热材料；载样台(1)放置于盛水容器(3)中，盛水容器(3)外部包裹容器隔热层(4)，盛水容器(3)放置于天平(6)上，载样台(1)内的样品位置(9)处放置蒸发测试样品(2)，载样台(1)上方设置太阳光模拟器(5)。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于测试材料光热蒸发速率的装置，其特征在于：包括载样台(1)、蒸发测试样品(2)、盛水容器(3)、容器隔热层(4)、太阳光模拟器(5)和天平(6)；所述载样台(1)主要由支撑部分(7)和隔热及供水层(8)组成，支撑部分(7)为中通的圆台形结构，支撑部分(7)内嵌套有隔热及供水层(8)，隔热及供水层(8)上方留有样品位置(9)，隔热及供水层(8)由隔热材料(10)和吸水材料(11)组成，隔热材料(10)外覆盖吸水材料(11)，支撑部分(7)和隔热材料(10)均为高强度低密度低光吸收低导热材料；载样台(1)放置于盛水容器(3)中，盛水容器(3)外部包裹容器隔热层(4)，盛水容器(3)放置于天平(6)上，载样台(1)内的样品位置(9)处放置蒸发测试样品(2)，载样台(1)上方设置太阳光模拟器(5)。
2.根据权利要求1所述的用于测试材料光热蒸发速率的装置，其特征在于：所述支撑部分(7)上表面尺寸大于下表面。
3.根据权利要求1所述的用于测试材料光热蒸发速率的装置，其特征在于：所述蒸发测试样品(2)上表面与载样台(1)上表面平齐。
4.根据权利要求1所述的用于测试材料光热蒸发速率的装置，其特征在于：所述吸水材料(11)下部超出支撑部分(7)下表面。
5.一种如权利要求1所述的用于测试材料光热蒸发速率的装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、将高强度低密度低光吸收低导热材料切割成指定大小，其横截面形状尺寸与盛水容器(3)相同，在其中心位置贯通地切割并取下与样品横截面形状尺寸相同的部分；
步骤2)、将步骤1)取下部分切去一定厚度，该厚度为蒸发测试样品(2)厚度；
步骤3)、将吸水材料(11)覆盖于步骤2)剩余部分，使其表面无任何褶皱后，将组合体以嵌套方式重新放回原材料中；
步骤4)、以斜切的方式在原材料外部切去部分，使原材料侧面与竖直方向产生一定夹角α，此时原材料下表面尺寸小于上表面，由此载样台(1)制作完成...
【专利技术属性】
技术研发人员：张坚群，吴善宏，陈永辉，蒋狄希，王宏义，陈友顺，沈红攀，申震，骆周扬，刘春红，祁志福，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，浙江浙能乐清发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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