一种太阳能蒸发水实时监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种太阳能蒸发水实时监测装置及方法，监测装置包括容器（4），内部设置有用于液态水（3）；蒸发材料（1），漂浮于所述容器（4）内部，用于蒸发所述液态水（3）；绝缘材料（2），漂浮于所述容器（4）内部；天平（5），用于实时记录蒸发所述液态水（3）质量；动滑轨（7），用于安装氙灯（6），并用于所述氙灯（6）的移动；氙灯（6），与所述动滑轨（7）相连接，用于模拟太阳辐射；秒表（16），用于记录蒸发所述液态水（3）的时间；图形检测单元（15），用于实时记录所述蒸发材料（1）表面温度、面积和轴向高度。本发明专利技术可以解决现有技术无法实时计算蒸发材料在太阳辐射下蒸发水效率的问题。辐射下蒸发水效率的问题。辐射下蒸发水效率的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能蒸发水实时监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳能蒸发水实时监测装置及方法，属于水蒸发检测


技术介绍

[0002]由于世界人口快速增长，淡水资源稀缺逐渐成为一个重要的全球环境问题。根据联合国统计，全球对淡水的需求每年增长约1%，在2050年将上升到20%至30%。尽管地球表面的四分之三面积被水覆盖，但其中97.5%是人类无法直接饮用的海水（咸水）。现有研究常用反渗透膜法和热蒸馏法获取淡水，但前者使用的渗透膜成本极高，后者利用的化石能源为不可再生能源。因此，利用太阳能这一绿色的可再生资源，进行海水蒸发淡化的装置及技术受到了广泛关注。
[0003]太阳能蒸发水技术的关键组件在于蒸发材料。蒸发材料的上部应将吸收的太阳辐射高效地转化为热能，其下部应将水稳定地传输到上部。蒸发材料主要包括碳基材料、生物质材料、聚合物材料、金属半导体材料。在验证蒸发材料性能的研究中，仅将氙灯（模拟太阳辐射）固定于某一位置，再计算蒸发材料的蒸发水效率。这类方法所得结果过于理想化，无法得到蒸发材料在实际使用环境中的真实情况，例如：对于不同纬度的使用环境，太阳高度角差异较大，将影响蒸发材料上部的光线射入量；在一个自然日内，太阳东升西落，光线与蒸发材料表面的夹角处于变化过程，将影响蒸发材料吸收光线的总量。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种太阳能蒸发水实时监测装置，用以解决现有技术无法实时计算蒸发材料在太阳辐射下蒸发水效率的问题。
[0005]同时，本专利技术提供一种太阳能蒸发水实时监测方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种太阳能蒸发水实时监测装置，包括：容器，内部设置有用于待蒸发的液态水；蒸发材料，漂浮于所述容器内部，用于蒸发所述液态水；绝缘材料，漂浮于所述容器内部并覆盖除去所述蒸发材料外的所述液态水表面；天平，设置于所述容器的下部，用于实时记录蒸发所述液态水质量；动滑轨，用于安装氙灯，并用于所述氙灯的移动；氙灯，与所述动滑轨相连接，用于模拟太阳辐射；秒表，用于记录蒸发所述液态水的时间；图形检测单元，用于实时记录所述蒸发材料表面温度、面积和轴向高度。
[0007]所述动滑轨包括位于中部的开槽滑轨段，所述开槽滑轨段的两端一体连接有未开槽滑轨段，滑轨电机上端连接滑轨丝杠，所述滑轨电机下端连接所述开槽滑轨段，所述滑轨丝杠上设置有丝杠螺母，所述开槽滑轨段和所述未开槽滑轨段的连接处设置有固定元件，所述固定元件与所述丝杠螺母之间连接有连杆，所述滑轨电机与L型的上支架的水平杆相
连，所述上支架的竖直杆与直线型的下支架活动连接；所述下支架固定在倾斜支撑台上。
[0008]所述上支架和所述下支架通过齿轮
‑
齿条连接。
[0009]所述动滑轨下方的所述容器底面上设置有所述天平，所述天平上放置有旋转支撑台，所述旋转支撑台上设置有所述容器。
[0010]所述旋转支撑台包括下旋转支撑台，所述下旋转支撑台的下表面设置有旋转电机，所述旋转电机上设置有旋钮，所述下旋转支撑台的上表面设置有第一伸缩电机和第二伸缩电机，所述第一伸缩电机和第二伸缩电机的伸缩头顶端连接有上旋转支撑台，所述上旋转支撑台上设置有用于对所述容器进行限位的侧挡板。
[0011]所述倾斜支撑台包括上倾斜支撑台，所述上倾斜支撑台为上表面倾斜的楔形，所述上倾斜支撑台的倾斜角度为23
°
26'，所述上倾斜支撑台的下方设置有下倾斜支撑台，所述下倾斜支撑台的上表面设置有升降电机，所述升降电机的升降杆顶端连接有挡板，所述挡板与所述上倾斜支撑台相连，所述上倾斜支撑台和所述下倾斜支撑台之间连接有可伸缩的倾台导向杆。
[0012]所述监测装置设置于透明箱体内，所述箱体内设置有加热丝，加湿器向所述箱体内提供湿度，控制模块用于控制所述氙灯、所述滑轨电机、所述旋转电机、所述第一伸缩电机、所述第二伸缩电机、所述升降电机、所述加热丝和所述加湿器；所述天平、所述秒表、所述控制模块、所述图形检测单元、所述加热丝和所述加湿器分别与电脑相连。
[0013]所述氙灯上设置有滑块，所述滑块位于所述动滑轨的滑槽内，所述滑块与电机相连，所述电机与位移检测模块相连，所述位移检测模块与所述控制模块相连，所述控制模块用于对所述氙灯移动速度、方向、往复次数进行控制；所述电机还与光照监测模块相连，所述光照监测模块与所述控制模块相连，所述控制模块用于对所述氙灯光照强度进行控制。
[0014]所述蒸发材料包括竹节；所述绝缘材料包括聚乙烯泡沫或硅橡胶泡沫；所述图形检测单元包括红外摄像机。
[0015]一种太阳能蒸发水实时监测装置的方法，包括以下步骤：步骤一，通过氙灯模拟太阳光；步骤二，打开氙灯，按下秒表，记录T0时刻的天平数值m0、红外摄像机数值k0；步骤三，电脑连续记录T
X
时刻的天平数值m
X
、红外摄像机数值k
X
；步骤四，通过电脑获取天平数值的差值Δm=m
X
‑
m0与秒表数值的差值ΔT=T
X
‑
T0，计算二者的比例Δm/ΔT，即为蒸发材料的实时蒸发率。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术氙灯可以在动滑轨上以不同速度移动，模拟一个自然日内太阳辐射角度的变化，也可模拟蒸发材料处于不同纬度地区的使用状况。
[0017]2、本专利技术氙灯可以改变光照强度，模拟一个自然日内太阳辐射强度的变化。
[0018]3、本专利技术秒表、天平、图形检测单元、电机均通过数据传导线连接至同一台电脑，可实现蒸发水效率的实时监测，并可与蒸发材料表面温度建立效能关系。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中动滑轨的结构示意图；
图3是本专利技术中开槽滑轨段的结构示意图；图4是本专利技术中未开槽滑轨段的结构示意图；图5是图2的侧视图；图6是本专利技术中旋转支撑台的结构示意图；图7是本专利技术中倾斜支撑台的结构示意图；图8是图7的右视图；图9是本专利技术中大面积蒸发材料和小面积蒸发材料的结构示意图；图10是本专利技术氙灯的结构示意图；图11是本专利技术上支架相对下支架的伸缩运动示意图；图12是本专利技术氙灯的运行轨迹示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0021]实施例1如图1所示，一种太阳能蒸发水实时监测装置，包括蒸发材料1；绝缘材料2；液态水3；容器4；天平5；氙灯6；动滑轨7；滑轨电机8；旋转支撑台9；上支架10；下支架11；倾斜支撑台12；加热丝13；加湿器14；图形检测单元15；秒表16；控制模块17；电脑18；容器4，内部设置有液态水3；蒸发材料1，设置于容器4内部，用于蒸发液态水3；绝缘材料2，设置于容器4内部；天平5，设置于容器4的下部，用于实时记录蒸发液态水3质量；动滑轨7，用于安装氙灯6，并用于氙灯6的移动；氙灯6，与动滑轨7相连接，用于模拟太阳辐射；电机，与氙灯6相连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能蒸发水实时监测装置，其特征在于，包括：容器（4），内部设置有用于待蒸发的液态水（3）；蒸发材料（1），漂浮于所述容器（4）内部，用于蒸发所述液态水（3）；绝缘材料（2），漂浮于所述容器（4）内部并覆盖除去所述蒸发材料（1）外的所述液态水（3）表面；天平（5），设置于所述容器（4）的下部，用于实时记录蒸发所述液态水（3）质量；动滑轨（7），用于安装氙灯（6），并用于所述氙灯（6）的移动；氙灯（6），与所述动滑轨（7）相连接，用于模拟太阳辐射；秒表（16），用于记录蒸发所述液态水（3）的时间；图形检测单元（15），用于实时记录所述蒸发材料（1）表面温度、面积和轴向高度。2.根据权利要求1所述的一种太阳能蒸发水实时监测装置，其特征在于，所述动滑轨（7）包括位于中部的开槽滑轨段（7b），所述开槽滑轨段（7b）的两端一体连接有未开槽滑轨段（7a，7c），滑轨电机（8）上端连接滑轨丝杠（7i），所述滑轨电机（8）下端连接所述开槽滑轨段（7b），所述滑轨丝杠（7i）上设置有丝杠螺母（7h），所述开槽滑轨段（7b）和所述未开槽滑轨段（7a，7c）的连接处设置有固定元件（7f，7g），所述固定元件（7f，7g）与所述丝杠螺母（7h）之间连接有连杆（7d，7e），所述滑轨电机（8）与L型的上支架（10）的水平杆相连，所述上支架（10）的竖直杆与直线型的下支架（11）活动连接；所述下支架（11）固定在倾斜支撑台（12）上。3.根据权利要求2所述的一种太阳能蒸发水实时监测装置，其特征在于，所述上支架（10）和所述下支架（11）通过齿轮
‑
齿条连接。4.根据权利要求3所述的一种太阳能蒸发水实时监测装置，其特征在于，所述动滑轨（7）下方的所述容器（4）底面上设置有所述天平（5），所述天平（5）上放置有旋转支撑台（9），所述旋转支撑台（9）上设置有所述容器（4）。5.根据权利要求4所述的一种太阳能蒸发水实时监测装置，其特征在于，所述旋转支撑台（9）包括下旋转支撑台（9a），所述下旋转支撑台（9a）的下表面设置有旋转电机，所述旋转电机上设置有旋钮（9f），所述下旋转支撑台（9a）的上表面设置有第一伸缩电机（9b）和第二伸缩电机（9e），所述第一伸缩电机（9b）和第二伸缩电机（9e）的伸缩头顶端连接有上旋转支撑台（9c），所述上旋转支撑台（9c）上设置有用于对所述容器（4）进行限位的侧挡板（9d）。6.根据权利要求5所述的一种太阳能蒸发水实时监测装置，其特征在于，所述倾斜支撑台（12）包括上倾斜支撑台（12a），所述上倾斜支撑台（12a）为上表面倾斜的楔形，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐信武，徐皓诚，苏娜，王汉坤，佘亚楠，田飞宇，朱春锋，毛威，靳愿愿，吴玉涛，陈豪，王冰冰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：