[實用新型]測試材料熱物性參數的裝置

有效

• 申請號: 201320045676.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN203178220U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 邱琳;鄭興華;徐先鋒;李蘭蘭;唐大偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本實用新型涉及材料檢測技術領域，尤其涉及一種基于交流加熱、頻域下斜率-比較探測原理測試材料熱物性參數的裝置。

背景技術

相變儲能材料及技術是材料科學與能源科學的交叉學科，是解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾，用于滿足人們在工程和產品的技術經濟要求而又提高能源利用率的有效手段。近年來研究表明：把固體或液體材料包覆在成膜材料中，形成微小粒子的技術，可將相變材料進行膠囊化，形成相變微/納膠囊材料，使得相變膠囊芯材與外界環境分隔開來，免受外界濕度、氧氣等因素的影響，從而改善傳統相變材料的穩定性，同時可解決固-液相變材料相變后液相的揮發、流動、腐蝕及泄漏問題。

目前微/納相變膠囊材料主要在兩個方向進行應用：一是將相變微膠囊與傳熱流體混合，利用其相變時的潛熱，提高傳熱流體的熱容，用于余熱回收、熱量傳輸、冷卻劑等；二是根據其相變溫控特性，將其應用于電力系統調峰、可再生能源儲存、空調采暖、航空航天、紡織品、制冷、建筑物等，提高能源使用效率及控溫性能。

在對相變微/納膠囊材料開展上述應用之前，必須知曉其在使用溫度范圍內的傳熱特性參數(熱導率、熱擴散率和熱容等)。在現有熱物性測量方法中，基于交流加熱的諧波探測技術在微/納結構材料/器件熱物性表征方面被認為是一種十分有效、廣泛的手段。并且，由于使用時膠囊材料往往呈現為與空氣(或流體)隨機堆積的形式，其傳熱特性明顯依賴于堆積密度的大小。因此，開發一種能確保精確測量傳熱特性各參數隨材料密度依賴關系的測試方法及對應裝置對于微/納相變膠囊材料的應用具有重要意義。

圖1為現有技術采用諧波探測技術測試熱物性參數裝置的示意圖。請參照圖1，該裝置測量粉體時是直接將面形探測器垂直埋入樣品中的，這一操作特點無法實現樣品密度的調節，因此也就不能用于分析粉末樣品的熱物性參數隨密度變化的關系，若測試時膠囊材料以自重進行堆積，則在垂直方向密度不均勻，形成“下重上輕”的結構，這必將影響測量的精度。

此外，目前尚無基于交流加熱的諧波探測技術是否適用于微/納相變膠囊材料傳熱特性的測試。并且，如圖1所示的裝置只能用于蓄熱系數(定義為熱導率λ和熱容ρc_p乘積的平方根，)的測量，無法分別區分出熱導率、熱擴散率(α＝λ/ρc_p)和熱容三個參數。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本實用新型提供了一種測試材料熱物性參數的裝置，以實現對材料熱物性參數對密度依賴性的測試。

(二)技術方案

根據本實用新型的一個方面，提供了一種測試材料熱物性參數的裝置。該裝置包括：樣品密度調節容器，包括：容器殼，其左右兩側開口，用于填充待測樣品；兩運動型活塞，可滑動的密封于容器殼的兩側；兩液壓驅動部件，分別抵接于兩運動型活塞上，用于驅動兩運動型活塞沿容器殼內壁滑動，從而改變容器殼內樣品的密度；溫度傳感器，貫穿樣品密度調節容器，用于采用加熱電流對待測樣品進行加熱，并探測樣品溫度升高而產生的基波電壓和三次諧波電壓；諧波測量單元，與溫度傳感器的相應端連接，用于產生加熱電流，測量并記錄多個頻率下線探測器兩端的三次諧波電壓與自然對數頻率數據及基波電壓平均值；以及數據處理單元，用于利用多個頻率下線探測器兩端的三次諧波電壓與自然對數頻率數據及基波電壓平均值，計算待測樣品的熱物性參數。

優選地，本實用新型測試材料熱物性參數的裝置還包括：腔體，樣品密度調節容器容置于該腔體內；超聲系統，腔體容置于該超聲系統內，由該超聲系統對容器殼內填充的待測樣品進行超聲以使其均勻化。

優選地，本實用新型測試材料熱物性參數的裝置中，溫度傳感器包括：固定塞，固定于容器殼的圓孔上，貫穿容器殼；兩引線件，貫穿固定塞，該兩引線件將加熱電流傳輸至容器殼內的線探測器；線探測器，埋設于容器殼內的待測樣品中，線長的方向垂直于兩運動型活塞的運動方向，其兩端分別與兩引線件伸入待測樣品的一端相連接，該線探測器利用加熱電流對待測樣品進行加熱，同時將探測獲取的基波電壓和三次諧波電壓通過兩引線件傳輸至諧波測量單元。

優選地，本實用新型測試材料熱物性參數的裝置中，容器殼的頂面、底面或者側面沿兩運動型活塞的運動方向具有刻度。