[實用新型]一種定形相變材料相變函數(shù)測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320292089.4
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN203299151U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 王曉非;黃正清;邱爽
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02;G01N25/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本實用新型屬于熱物性參數(shù)測量裝置領域，具體涉及一種定形相變材料相變函數(shù)測量系統(tǒng)。

背景技術

能源危機以來，相變儲能的基礎和應用研究成為熱門課題。相變材料不僅可以儲存能量，還可以減小溫度波動，起到移峰填谷的作用，然而傳統(tǒng)的固-液相變材料在使用中要考慮到密封問題和傳熱效率低等問題。

定形相變材料的相變點、熱容、潛熱、導熱系數(shù)等熱物性參數(shù)是評價其性能好壞的重要指標。測量相變材料熱容、潛熱的方法主要有絕熱量熱法、差示掃描量熱法（DSC），差熱分析法（DTA）。絕熱量熱法雖然測量準確度高，但其測量過程十分復雜。差示掃描量熱法（DSC），差熱分析法（DTA）測量樣品量過小（5-10mg）,對不均勻的材料測量誤差較大，應用于工程材料的熱容、潛熱測量并不適合。而且這些測量方法有一些共同的缺點，即裝置復雜昂貴，不能同時測定導熱系數(shù)。

近年來不少學者意識到現(xiàn)有測量方法的不足，提出了幾種改進的測量方法，其中比較有代表性的有我國學者張寅平提出的溫變曲線分析法（Yinping,Z.;Yi,J.,A?simple?method,the?T-history?method,of?determining?the?heat?Of?fusion.specific?heat?and?thermal?conductivity?of?phase-change?materials.Meas?Sei?TechnoL1999,10.）和法國學者提出的正則化方法（Palomo?Del?Barrio,E.;Dauvergne,J.L.;Morisson,V.,A?simple?experimental?method?for?thermal?characterization?ofshape-stabilized?phase?change?materials.Journal?of?Solar?Energy?Engineering2009,131(4).）。前者僅利用相變材料和參比物水的溫降曲線即可測定相變材料凝固點、比熱、潛熱、導熱系數(shù)，并用該方法測量了一些水合鹽、脂酸、石蠟和自研相變材料水合鹽類的熱物性，測試結果與文獻值較為符合，但這種方法不適用于定形相變材料。后者則設計了一種簡單的定形相變材料熱物性參數(shù)測量方法，通過求解正則化算子得到相變函數(shù)。數(shù)學理論抽象，處理過程復雜，且僅對一種定形相變材料進行了測量,自2009年提出至今還未見其他研究者進行重復或類似實驗。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種定形相變材料相變函數(shù)測量系統(tǒng)。

為達到上述目的，本實用新型采取的技術方案如下：

包括測量裝置、調(diào)控測量裝置溫度的溫度控制系統(tǒng)、以及采集測量裝置溫度的溫度信號采集系統(tǒng)；測量裝置包括用于填裝待測定的定形相變材料的金屬管，金屬管外側設有加熱絲，金屬管的兩端設有絕熱塞，金屬管內(nèi)部的同一橫截面的三個半徑依次增大的圓周上分別設有第一、第二、第三熱電偶，且金屬管的內(nèi)壁上設有第四熱電偶、金屬管的外壁上設有第五熱電偶；溫度控制系統(tǒng)的輸入端與設置在金屬管外壁上的溫度測量器相連、溫度控制系統(tǒng)的輸出端與加熱絲相連；溫度信號采集系統(tǒng)的輸入端與第一、第二、第三、第四、第五熱電偶相連。

所述的溫度控制系統(tǒng)由依次相連的溫度控制器，固態(tài)繼電器和穩(wěn)壓電源組成；溫度控制器的輸入端與設置在金屬管外壁上的溫度測量器相連，穩(wěn)壓電源的輸出端與加熱絲相連。

所述的溫度信號采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和用于顯示測點溫度的工控機組成，數(shù)據(jù)采集器的輸出端與第一、第二、第三、第四、第五熱電偶相連，數(shù)據(jù)采集器的輸出端與工控機相連。

所述的第一、第二、第三、第四、第五熱電偶位于同一條直線上。

所述的金屬管和加熱絲的外部設有保溫層。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下有益效果：

1.本實用新型中使用金屬管作為量熱容器，同時使金屬管的上下底絕熱，并在其外壁設置加熱絲進行均勻加熱，使得后期數(shù)據(jù)處理過程中的邊界條件變得十分簡單，只需徑向的數(shù)據(jù)處理。本實用新型的測量裝置不僅減少了測量點的數(shù)量，而且降低了后期數(shù)據(jù)處理的難易程度，提高了后期數(shù)據(jù)處理的精準度；