[實用新型]一種相變材料耐久性循環測試裝置

有效

• 申請號: 201921646847.1
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN211148376U
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 高華棟;孔祥飛;王路
• 申請（專利權）人: 天津和匯能源科技發展有限公司;河北工業大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 哈爾濱市邦杰專利代理事務所(普通合伙) 23212
• 代理人: 馬長嬌

一種相變材料的耐久性循環測試裝置，包括控制裝置、冷水電動二通閥、冷水儲存器、冷水產生器、冷水泵、熱水電動二通閥、熱水儲存器、熱水產生器、熱水泵、樣品測試箱、樣品存放盒和溫控器探頭，所述熱水產生器通過管道連接熱水泵，熱水泵通過管道連接熱水儲存器，熱水儲存器一側通過管道連接熱水電動二通閥，熱水電動二通閥通過管道連接樣品測試箱；熱水儲存器另一側通過熱水電動二通閥連接樣品測試箱；冷水產生器通過管道連接冷水泵，冷水泵通過管道連接冷水儲存器，冷水儲存器一側通過管道連接冷水電動二通閥，冷水電動二通閥通過管道連接樣品測試箱。

技術領域

本發明屬于相變材料耐久性循環測試技術領域，具體涉及一種相變材料的耐久性循環測試裝置。

背景技術

隨著能源與環境問題的日益突出，可以解決能量在時間和空間上不匹配矛盾的相變蓄能技術得到了各行業廣泛關注，作為能量的載體，相變材料具有儲熱密度高，儲熱放熱近似恒溫、過程簡單易控等特點。相變材料在建筑方面的應用主要有四種方式：直接加入法、浸滲法、微膠囊封裝法和定型相變材料。直接加入法是指將相變材料與水泥、石膏、砂漿、混凝土等傳統建筑材料直接混合。這種方法簡便易行，經濟成本較低，但相變材料在液體狀態下的滲漏以及與建筑材料的不相容是它的最大弊端。浸滲法是指將混凝土、磚塊、墻板等建筑材料浸泡在液相相變材料中，并利用毛細管吸附作用或真空吸附方法將相變材料吸收到其內部微小空隙中。但在長期的應用中也存在著相變材料的泄漏問題。微膠囊封裝法將微量的相變材料加入到微觀的聚合物膠囊中，然后將一定量的微膠囊粉末與建筑材料（混凝土、石膏板以及聚合物等）混合組成復合建筑節能材料。微膠囊封裝可以有效地防止相變材料的泄漏，增大相變材料的表面積從而提高傳熱速率。但由于其高昂的封裝成本，很難實現規模化生產。目前除微膠囊法外，另外一個比較流行的方法是定型相變材料。制作定型相變材料需要相變材料和支撐材料。將兩種材料在液體狀態或玻璃化狀態下按照一定的比例進行混合，再進行冷卻，將支撐材料冷卻到玻璃化轉變溫度以下制成定型相變材料。這種方法最大的優點是相變材料與支撐材料一體化，支撐材料可以起到封裝的作用。但在長期的應用中也存在著相變材料的泄漏問題。

在相變儲能系統中，相變材料完成1次熔融和結晶過程為1個循環周期，周期內經過1次吸熱過程和1次放熱過程，實現能量的儲存和釋放。相變材料的選擇應該遵循以下幾個原則：相變潛熱高，能夠儲存或釋放更多的熱量；相變溫度適宜，能滿足需要，相變的可逆性好，能盡量避免過冷或過熱現象；材料導熱系數大；相變過程有較小的膨脹收縮性；相變材料密度大，比熱容大；無毒；吸熱和放熱時溫度變化盡可能小、生態友好；成本低，制造方便，在相變過程中性能穩定、易于操作。除此之外，實際運用時還應解決相變材料的耐久性問題，即：相變材料在循環過程中熱物理性質的退化問題；相變材料易從基體泄露的問題。

目前，國內外針對相變材料在循環過程中熱物理性質退化問題有一些研究方法。張東麗等人（張東. 脂肪酸分子合金相變材料的熱穩定性[J]. 建筑材料學報, 2008, 11(3): 283-287.）利用差示掃描熱量技術（DSC）研究了脂肪酸分子合金作為相變材料經56、112、200、400、710次循環后的相變溫度和相變潛熱的變化。Anant Shukla等人（Shukla A,Buddhi D, Sawhney R L. Thermal cycling test of few selected inorganic andorganic phase change materials[J]. Renewable Energy, 2008, 33(12): 2606-2614.）將石蠟放在烘箱中進行加熱熔化，當整個樣品完全變成液體時，熔化結束，從烘箱中取出樣品后立即開始凝固實驗，并使其在室溫下冷卻。每隔2分鐘記錄一次溫度。AnantShukla等人采用此方法對3種不同的石蠟進行相變試驗后得到經過1500次加熱循環后的石蠟相變溫度和相變潛熱的變化。但以上測試方法要不是采用昂貴的設備儀器進行熔化凝固測試，經濟成本高，對儀器的使用壽命造成影響，就是采用人工的方法，耗時耗力。

發明內容