[發(fā)明專利]一種相變儲(chǔ)能材料的熱導(dǎo)率的測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810504094.4
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN108717067B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申月;周園;海春喜;曾金波;孫艷霞;李翔;任秀峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;呂穎

本發(fā)明提供了一種相變儲(chǔ)能材料的熱導(dǎo)率的測試方法，其包括步驟：S1、采用掃描差式量熱儀分別測量在T₁～T₂溫度區(qū)間內(nèi)背景、水以及待測樣品的熱流P(Sam)；S2、組裝升/降溫曲線測試儀并采用該升/降溫曲線測試儀分別測試水和待測樣品的升溫曲線或降溫曲線，根據(jù)待測溫度T₀是否等于相變溫度T(Sam)以及加熱熔融過程或冷卻結(jié)晶過程，而采用式1或式2或式3計(jì)算待測樣品在待測溫度T₀處的熱導(dǎo)率λ(Sam)。根據(jù)本發(fā)明的測試方法是一種基于熱傳導(dǎo)定律(傅里葉定律)而提出的方法，其對待測樣品的形狀無特殊要求，且可適用于固態(tài)、液態(tài)樣品，甚至發(fā)生相變時(shí)樣品的熱導(dǎo)率測試，尤其給室溫PCM的熱導(dǎo)率測試、熱導(dǎo)率強(qiáng)化研究帶來了極大的便利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來講，涉及一種相變儲(chǔ)能材料的熱導(dǎo)率的測試方法。

背景技術(shù)

室溫相變儲(chǔ)能材料(phase change materials,PCM)在工作溫度區(qū)間的熱導(dǎo)率直接決定了其控溫的效率，因此其熱導(dǎo)率的測試對于測定控溫效率及熱導(dǎo)率強(qiáng)化研究具有重要意義。

目前用于測定材料熱導(dǎo)率的國際通用標(biāo)準(zhǔn)是美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)的ASTM-D5470、ASTM-E1461、ASTM-E1530三種常用標(biāo)準(zhǔn)；但是，各種不同的測試方法與測試標(biāo)準(zhǔn)得出的數(shù)據(jù)差異較大。

ASTM-D5470，該導(dǎo)熱系數(shù)測試標(biāo)準(zhǔn)是熱導(dǎo)性電絕緣材料的熱傳輸特性的試驗(yàn)方法，采用穩(wěn)態(tài)熱流法；其原理為對樣品施加一定的熱流、壓力，測試樣品的厚度和在熱板/冷板間的溫度差，得到樣品的導(dǎo)熱系數(shù)，需要樣品為較大的塊體以獲得足夠的溫度差。

λ＝(Q_h+Q_c)/2·L/ΔT

其中，λ為樣品的熱導(dǎo)率，單位為W/(m·K)；Q_h為上加熱面熱傳感器的熱流輸出，單位為W/m²；Q_c為下加熱面熱傳感器的熱流輸出，單位為W/m²；L為樣品的厚度，單位為m；ΔT為樣品上下表面的溫差，單位為K。

ASTM-E1461，該導(dǎo)熱系數(shù)測試標(biāo)準(zhǔn)是用閃光法(激光閃射法)確定固體熱擴(kuò)散率的試驗(yàn)方法。高強(qiáng)度的能量脈沖對小而薄的試樣進(jìn)行短時(shí)間的輻照，脈沖的能量被樣品的前表面吸收并記錄其所導(dǎo)致后表面溫度上升(溫度自記曲線)。熱擴(kuò)散系數(shù)的值通過試樣的厚度和后表面溫度上升達(dá)到某一比值的較大值所需要的時(shí)間計(jì)算出來。其原理為一束激光打在樣品上表面，用紅外檢測器測下表面的溫度變化，實(shí)際測得的數(shù)據(jù)是樣品的熱擴(kuò)散系數(shù)，還需要知道試樣的比熱和密度，才能通過計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)，即λ(T)＝α(T)×Cp(T)×ρ(T)。其中，λ(T)為樣品的熱導(dǎo)率，α(T)為樣品的熱擴(kuò)散系數(shù)，C_p(T)為樣品的比熱，ρ(T)為樣品的密度。

ASTM-E1530，該導(dǎo)熱系數(shù)測試標(biāo)準(zhǔn)是用護(hù)熱式熱流計(jì)技術(shù)評(píng)定材料抗熱傳輸性的試驗(yàn)方法。其測試原理幾乎和普通的熱流法導(dǎo)熱儀相同，不同之處是：在測量區(qū)域(熱板、樣品、冷板)周邊，增加了保護(hù)加熱器，加熱到樣品的平均溫度，通過減少樣品與周邊之間的溫差，以減少橫向的熱損耗，提高測量精度。