[發(fā)明專利]一種相變材料冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410134545.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103940691A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李敏;劉健鵬;吳智深;陳錦祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/60
• 分類號(hào): G01N3/60;G01N25/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相變材料熱耐久性測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種相變材料冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器。

背景技術(shù)

相變材料廣義的來(lái)說(shuō)是在特定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生物態(tài)變化的材料的總稱。實(shí)際情況中，目前能應(yīng)用到實(shí)際中的相變材料需要滿足以下幾點(diǎn)：

1)蓄熱量大。相變潛熱高，在相變過(guò)程中能儲(chǔ)存或釋放更多的熱量。

2)相變溫度適宜。溫度必須適合具體應(yīng)用的要求。

3)形核率高，凝固時(shí)無(wú)過(guò)冷現(xiàn)象，熔化和凝固基本在同一溫度區(qū)間。

4)適宜的導(dǎo)熱系數(shù)。大多數(shù)場(chǎng)合要求相變材料具有較高的導(dǎo)熱率，以使熱量可以快速地儲(chǔ)存和釋放。

5)穩(wěn)定性好，相變過(guò)程必須完全可逆，在多組分時(shí)，各組分間的結(jié)合要牢固，不能發(fā)生離析、分解及其它變化。

6)相變材料的密度大，比熱容大，膨脹收縮性小，可以降低容器成本。

7)無(wú)毒、無(wú)腐蝕，不易燃易爆，對(duì)建筑物或包裹材料無(wú)破壞作用。

8)在冷、熱狀態(tài)下或固、液狀態(tài)下，材料的體積變化小，不發(fā)生過(guò)冷(或過(guò)冷度很小)現(xiàn)象。

9)來(lái)源豐富、價(jià)格便宜，方便回收再利用，生態(tài)友好、使用壽命長(zhǎng)。

耐久性是相變材料一項(xiàng)非常重要的性能。相變材料在相變時(shí)還可能發(fā)生體積變化、相分離等現(xiàn)象。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的相變材料，特別是復(fù)合相變材料，因?yàn)閮?nèi)部相變材料的體積變化會(huì)對(duì)外層的包裹層產(chǎn)生循環(huán)的往復(fù)應(yīng)力，久而久之，外層的包裹材料就會(huì)產(chǎn)生疲勞、裂縫，導(dǎo)致內(nèi)層的相變材料泄漏，從而引起相變材料熱性能的變化。所以，研究相變材料的耐久性對(duì)于相變材料的推廣、應(yīng)用有著重要的意義。

傳統(tǒng)手工操作時(shí)，一般通過(guò)將相變材料循環(huán)置于冷熱介質(zhì)中達(dá)到冷熱循環(huán)的目的。這樣的實(shí)驗(yàn)方式不夠精確，誤差大，耗時(shí)長(zhǎng)。目前相關(guān)研究的實(shí)驗(yàn)裝置存在設(shè)計(jì)較復(fù)雜，集成度高但沒(méi)有使用模塊化理念，維修難度大的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能自動(dòng)地完成材料熱循環(huán)的相變材料冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器。并且此儀器采用模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單易維護(hù)。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種相變材料冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)儀器，包括絲桿滑臺(tái)、支撐絲桿滑臺(tái)的架臺(tái)、位于絲桿滑臺(tái)中的滑塊、分別位于滑塊兩側(cè)的第一紅外傳感器和第二紅外傳感器、位于絲桿滑臺(tái)上驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)的電機(jī)、與電機(jī)相連的單片機(jī)、與單片機(jī)通過(guò)信號(hào)傳輸線連接的計(jì)算機(jī)，所述架臺(tái)上設(shè)有軌道，軌道上設(shè)有樣品室，所述滑塊上掛載溫度探頭，所述溫度探頭插于所述樣品室中；所述第一紅外傳感器和第二紅外傳感器輸出檢測(cè)信號(hào)至單片機(jī)；所述溫度探頭輸出檢測(cè)信號(hào)至單片機(jī)；所述單片機(jī)輸出控制信號(hào)至電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述架臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)有第一斜面和第二斜面。

進(jìn)一步地，所述第一斜面置于熱水浴槽中，所述第二斜面置于冷水浴槽中。

進(jìn)一步地，所述樣品室可以是一個(gè)或者多個(gè)。

其中，第一紅外傳感器檢測(cè)滑塊在右邊的行進(jìn)距離，第二紅外傳感器檢測(cè)滑塊在左邊的行進(jìn)距離，溫度探頭探測(cè)樣品室中樣品的溫度，第一紅外傳感器和第二紅外傳感器輸出檢測(cè)信號(hào)至單片機(jī)；溫度探頭輸出檢測(cè)信號(hào)至單片機(jī)，單片機(jī)將滑塊位置、狀態(tài)、溫度探頭的檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)通過(guò)程序綜合處理之后做出判斷，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)指令由單片機(jī)下發(fā)。

一種相變材料冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)控制方法，包括以下兩種模式：

模式一：

步驟一，設(shè)定冷水浴限溫、熱水浴限溫、循環(huán)次數(shù)；

步驟二，判定循環(huán)次數(shù)是否達(dá)標(biāo)，是則終止實(shí)驗(yàn)，否則至步驟三；

步驟三，判定樣品室位置是否在冷水浴槽中，是則檢測(cè)樣品室中樣品溫度，否則將樣品室移動(dòng)至冷水浴槽中并檢測(cè)樣品室中樣品溫度；不斷判定樣品室中樣品溫度是否低于冷水浴限溫，是則樣品室移動(dòng)到熱水浴槽中并至步驟四，否則繼續(xù)判定樣品室中樣品溫度是否低于冷水浴限溫；

步驟四，判定樣品室是否在熱水浴槽中，是則檢測(cè)樣品室中樣品溫度，否則將樣品室移動(dòng)至熱水浴槽中并檢測(cè)樣品室中樣品溫度；不斷判定樣品室中樣品溫度是否高于熱水浴限溫，是則至步驟二，否則繼續(xù)判定樣品室中樣品溫度是否高于熱水浴限溫；

模式二：

步驟一，設(shè)定冷水浴限溫、熱水浴限溫、惡化程度；

步驟二，判定相變時(shí)間是否達(dá)標(biāo)，是則終止實(shí)驗(yàn)，否則至步驟三；