一种新型相变材料热稳定性测试系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种新型相变材料热稳定性测试系统包括冷热水循环供应子系统和速热速冷样品测试区，所述冷热水循环供应子系统包括冷水蓄水箱、热水蓄水箱和热泵循环模块，所述热泵循环模块中的压缩机与水冷式冷凝器连接，水冷式冷凝器与膨胀阀连接，膨胀阀与水冷式蒸发器连接，水冷式蒸发器与压缩机连接；水冷式冷凝器置于所述热水蓄水箱内；所述水冷式蒸发器置于所述冷水蓄水箱内。本发明的有益效果是：功能简单，针对性强，可以实现上万次的速热/速冷相变循环；设备结构简单，安装难度低，操作性强，实现自动化控制，节省电力，整个设计简洁高效，工艺性好，占用空间小，经济成本低，设备不含机械运动部件，杜绝频繁维修，使用寿命长，具有很高的工程应用价值。
【专利说明】一种新型相变材料热稳定性测试系统 【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料测试领域，尤其是一种新型相变材料热稳定性测试系统。 【【背景技术】】
[0002] 相变材料进行多次相变循环后，其热物性的稳定性是决定该相变材料应用领域的 重要指标。现有可实现速冷、速热功能的实验仪器主要用于研究试样速冷或速热后材料的 热物性参数，故只进行一次制冷或制热，并不以相变材料多次速热速冷相变循环兼计数作 为目标。此外，现有设备结构复杂，安装难度大，价格高昂，一般需要3~5万元/台左右。如果 其实现对相变材料的多次相变循环，不仅需要手动控制，而且成本高昂，技术经济性低。
[0003] 为了解决现有技术存在的缺陷，有人对设备进行了改进，申请号为 201010283704.6,名称为《一种固液相变材料稳定性测试系统》的发明专利申请；申请号为 201210142242.5,名称为《一种相变储能材料自动化热循环实验装置及方法》的发明专利申 请分别记载了两种不同的改进方案。但上述两种改进均方案存在以下不足：1、每次只能实 现单个试样的循环测量，工作效率低；2、采用半导体制冷时的效率低，需要消耗很多电能， 采用恒温水浴作为冷热源需要很高的初投资;3、都将材料放在试管中，试管置于水浴中，试 管的传热及试管内相变材料的传热都比教低。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种针对性强，速热/速冷 相变循环次数多，结构简单，安装难度低，经济成本低，使用寿命长等优点的新型相变材料 热稳定性测试系统。
[0005] 为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种新型相变材料热稳定性测试系统， 包括冷热水循环供应子系统和速热速冷样品测试区，所述冷热水循环供应子系统包括冷水 蓄水箱、热水蓄水箱和热栗循环模块，所述热栗循环模块包括压缩机、水冷式冷凝器、膨胀 阀、水冷式蒸发器、所述压缩机通过管道与水冷式冷凝器连接，所述水冷式冷凝器通过管道 与所述膨胀阀连接，所述膨胀阀通过管道与所述水冷式蒸发器连接，所述水冷式蒸发器通 过管道与所述压缩机连接，形成热栗循环;所述水冷式冷凝器置于所述热水蓄水箱内；所述 水冷式蒸发器置于所述冷水蓄水箱内。
[0006]在所述热水蓄水箱内设置浮球阀和自动补水装置，自动补水装置采用浮球阀定位 补水，当水箱里的水位低于设定值时浮球阀会自动开启以给热水蓄水箱补水。
[0007]在热水蓄水箱里设置了辅助电加热器。
[0008]所述速热速冷样品测试区的入口端通过管道分别与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连 接，在所述速热速冷样品测试区的入口端与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连接的管道上分别设 置电动截止阀；在所述速热速冷样品测试区的入口端设置循环水栗;所述速热速冷样品测 试区的出口端通过管道分别与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连接，在所述速热速冷样品测试区 的出口端与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连接的管道上分别设置电动截止阀。
[0009] 所述速热速冷样品测试区包括入水主管、出水主管和设置在所述入水主管和出水 主管之间形成同程流道的若干支管组成，在所述支管上设置若干个样品测试孔。
[0010] 所述支管可以是根，每根所述支管上设置有1〇个样品测试孔。
[0011] 在所述支管的进水端设置手动截止阀。
[0012] 所述样品测试孔包括固定在所述支管上的圆形容器和橡胶密封塞，所述橡胶密封 塞盖于所述圆形容器的开口处。
[0013] 所述圆形容器包括容器外环和容器内环，在所述容器外环与容器内环之间设置有 用于盛装测试样品的样品腔，在所述样品腔中间内部设置有热电偶。
[0014] 固液相变材料因在固液相变时可吸收或释放大量热能并同时保持恒定的温度，具 有比显热蓄能材料更大的蓄能密度，因此可被应用于多种能源系统的蓄能装置中，例如太 阳能热利用的蓄热系统，空调的蓄冷系统，工业余热的热回收系统等。固液相变材料可分为 有机相变材料和无机相变材料，由于实际工程应用时，相变材料需要干百次乃至数万次反 复熔化、凝固，这就要求对成核剂和稳定剂长期使用的稳定性和可靠性进行测试。如果使用 人工重复这种过程，将十分耗时耗力。另外其它类型的相变材料，经过长期反复使用，也可 能出现相变潜热减小，相变温度不稳定等衰减现象，因此也有稳定性测试的需求。
[0015] 相变材料冷热相变循环多次后的热稳定性是决定相变材料应用领域的重要指标， 目前针对其进行速热速冷相变循环的设备属于技术及市场空白。本发明专利为一种新型相 变材料热稳定性测试系统，通过为试样提供冷水热水进而实现冷热相变循环，同时在阀门 切换的过程中实现循环次数的计量。不仅从技术上实现了相变材料速热速冷相变循环的问 题，该专利设备还具备结构精巧、用材节省、成本低、占用空间少等诸多优点。此外，整个运 行过程无机械运动，无磨损，工作寿命长，可靠性高。因此，该发明不仅攻克了目前的技术难 点，同时具有很高的工程应用价值。
[0016]总的来说，与现有技术相比，本发明的有益效果是:功能简单，针对性强，可以实现 上万次的速热/速冷相变循环;设备结构简单，安装难度低，操作性强，实现自动化控制，节 省电力，整个设计简洁高效，工艺性好，占用空间小，经济成本低，设备不含机械运动部件， 杜绝频繁维修，使用寿命长，具有很高的工程应用价值。 【【附图说明】】
[0017] 图1为本发明一种新型相变材料热稳定性测试系统的系统示意图；
[0018] 图2为本发明一种新型相变材料热稳定性测试系统中的样品测试区结构图；
[0019] 图3为本发明一种新型相变材料热稳定性测试系统中的样品测试区内的支管截面 图；
[0020] 图4为本发明一种新型相变材料热稳定性测试系统中的样品测试区内的圆形容器 的俯视图。 【【具体实施方式】】
[0021] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述说明。
[0022] -种新型相变材料热稳定性测试系统，可用于相变材料热稳定性的测试，如图1所 示，其包括冷热水循环供应子系统，速热速冷样品测试区7，模式切换自动控制子系统，数据 测量系统和数据采集循环次数计数系统。
[0023] 其中，所述冷热水循环供应子系统包括冷水蓄水箱11、热水蓄水箱12和热栗循环 模块，所述热栗循环模块包括压缩机1、水冷式冷凝器2、膨胀阀3、水冷式蒸发器4、所述压缩 机1通过管道与水冷式冷凝器2连接，所述水冷式冷凝器2通过管道与所述膨胀阀3连接，所 述膨胀阀3通过管道与所述水冷式蒸发器4连接，所述水冷式蒸发器4通过管道与所述压缩 机1连接，形成热栗循环。其中，所述水冷式冷凝器2置于所述热水蓄水箱12内，用于加热热 水蓄水箱12内的水，在所述热水蓄水箱12内设置浮球阀和自动补水装置9,自动补水装置9 采用浮球阀定位补水，当水箱里的水位低于设定值时浮球阀会自动开启以给热水蓄水箱12 补水。在热水蓄水箱12里设置了辅助电加热器10,所述辅助电加热器10可以是电热丝，用于 辅助加热。所述水冷式蒸发器4置于所述冷水蓄水箱11内，用于冷却冷水蓄水箱11内的水。 在所述冷水蓄水箱11内设置浮球阀9和自动补水装置用于防止溢流及自动补水。
[0024] 所述速热速冷样品测试区7的入口端通过管道分别与冷水蓄水箱11和热水蓄水箱 12连接，在所述速热速冷样品测试区的入口端与冷水蓄水箱11和热水蓄水箱12连接的管道 上分别设置电动截止阀SUV^SVs);在所述速热速冷样品测试区的入口端设置循环水栗5， 用于抽取冷水蓄水箱11和热水蓄水箱12的液体。所述速热速冷样品测试区7的出口端通过 管道分别与冷水蓄水箱11和热水蓄水箱12连接，在所述速热速冷样品测试区7的出口端与 冷水蓄水箱11和热水蓄水箱12连接的管道上分别设置电动截止阀8(SV 2，SV4)。
[0025] 所述速热速冷样品测试区7如图2所示，包括入水主管71、出水主管74和设置在所 述入水主管71和出水主管74之间形成同程流道的若干支管72组成，所述支管72可以是5根。 在所述支管72上设置若干个样品测试孔73,用于安装样品测试容器。每根所述支管72上设 置有10个样品测试孔73。在在所述入水主管71和出水主管72之间设置5根支管72,这样5根 所述支管72上可以设置50个样品测试孔73,故可以安置共计50个样品测试容器。在每根所 述支管72的进水端设置截止阀6,所述截止阀6优选手动截止阀6,以便于手动操作。
[0026] 每个支管上设置1个手动截止阀控制，手动截止阀后面设置10个样品测试孔73,所 述样品测试孔73的管壁孔位上带有螺纹，用于拧紧橡胶密封盖进行密封。整个样品区共有 50个样品测试孔73,供测试过程中选择使用。可手动调节支管72中的手动截止阀的开关来 控制水流的进入，未使用的样品测试孔73需拧上带螺纹的橡胶密封盖，防止漏水。其中，所 述入水主管71和出水主管72的内径h为7.5mm，长度a为550mm。所述支管72的长度g为800mm， 所述支管72-端到截止阀6-端的长度f为600mm，内径i为60mm。所述样品测试孔73的圆心 间距e为60mm。所述样品测试孔73的内径i为38mm。最外侧支管72与入口和出口端的距离(k， d)为50mm，样品测试孔73与出水主管74最近的距离c为70mm。
[0027] 如图3和图4所示，所述样品测试孔73包括固定在所述支管72上的圆形容器731和 橡胶密封塞732,所述橡胶密封塞732盖于所述圆形容器731的开口处，通过螺纹连接。所述 圆形容器731包括容器外环733和容器内环734,在所述容器外环733与容器内环734之间设 置有用于盛装测试样品的样品腔735,在所述样品腔735中间内部设置有热电偶736,避免触 碰边壁而产生测试误差。在圆形容器731与支管72之间垫有橡胶密封环737。所述容器内环 734的外径p为19mm，所述容器内环734的高度s为50mm;所述容器外环733的外径q为35mm;所 述容器外环733的高度?为60mm。
[0028] 所述圆形容器731为铜制成，可以是由DN35和DN19容器的铜管及铜环焊接加工而 成，套有橡胶密封塞732,容器外环733和橡胶密封环737之间为紧密的过度配合。橡胶密封 环737周边有螺纹，拧到支管72上的样品测试孔73上，需保证紧密配合防止泄漏。测试样品 装入容器后，插入热电偶736,需确保热电偶极点在中间位置，避免触碰边壁而产生测试误 差。
[0029] 电动截止阀连接模式切换自动控制系统，由所测温度值指导电动截止阀的开闭。
[0030] 所述模式切换自动控制系统是通过程序设定，以试样测量温度为指标控制多个电 动截止阀的开闭，从而实现速热及速冷两模式间的切换，最终实现所测相变材料升温熔化 与降温凝固的相变过程。
[0031] 所述数据测量系统是对热水蓄水箱中的热水进出口、冷水蓄水箱中冷水的进出 口、各个支管进出口等位置及试样材料进行温度测量(如采用热电偶），之后将所测温度值 作为模式切换自动控制系统中控制逻辑的判断指标，实现本系统的自动化控制。
[0032] 所述数据采集循环次数计数系统即为记录系统中所涉及的温度、流量、压缩机及 水栗的耗电量等测量数值及电动截止阀切换次数数据的采集系统。速热速冷模式循环1次， 即电动截止阀切换2次，记为完成1次相变循环。
[0033] 为了更清楚地描述本发明，下面阐述本发明的工作过程如下表：
[0034] 实验过程中不同操作模式电动截止阀门状态表
[0036] 首先，热栗系统启动，高温气体制冷剂从压缩机出口排出，进入水冷式冷凝器将热 量传给热水蓄水箱里的水，冷凝成液体，液体制冷剂经过膨胀阀节流后变成气液两相制冷 剂，两相制冷剂进入蒸发器吸收冷水的热量，变成气体最后进入压缩机完成一个制冷循环。
[0037] 然后，待热栗系统将冷水蓄水箱和热水蓄水箱的水温达预先所设定的值时，启动 循环水栗，给样品测试区输送冷热水。
[0038] 以下阐述加热熔化与冷却凝固两种模式下的工作方式：
[0039] 1、加热熔化模式:循环水栗从加热水箱中抽取热水，将其输送至样品区，之后热水 返回热水箱，水流循环路线如图1中红色实线箭头所示;待样品完全熔化，其温度上升至系 统设定值Thigh(-般取高于该试样相变温度10度的温度值），自动控制系统调节电动截止 阀，将工况切换为冷却模式；
[0040] 2、冷却凝固模式:循环水栗(5)从冷水箱中抽取冷水，将其输送至样品区，之后冷 水返回冷水箱，水流循环路线如图1中蓝色虚线箭头所示;待样品完全凝固，其温度降低至 系统设定值H 〇W(-般取低于该试样相变温度10度的温度值），自动控制系统调节电动截止 阀，将工况切换为加热模式。
[0041] 当电磁阀门切换2次之后，计数器记为1次循环；加热/冷却工况反复循环，待计数 器所计循环次数达到系统所设定的循环次数时，程序会做出提醒并终止设备的运行，依次 停止热栗系统及循环水栗和关闭电动截止阀阀门。温度、流量等采集装置及计数装置持续 进行，待人为操作将其停止。
[0042]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员 依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术 方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种新型相变材料热稳定性测试系统，包括冷热水循环供应子系统和速热速冷样品 测试区，其特征在于，所述冷热水循环供应子系统包括冷水蓄水箱、热水蓄水箱和热栗循环 模块，所述热栗循环模块包括压缩机、水冷式冷凝器、膨胀阀、水冷式蒸发器、所述压缩机通 过管道与水冷式冷凝器连接，所述水冷式冷凝器通过管道与所述膨胀阀连接，所述膨胀阀 通过管道与所述水冷式蒸发器连接，所述水冷式蒸发器通过管道与所述压缩机连接，形成 热栗循环;所述水冷式冷凝器置于所述热水蓄水箱内；所述水冷式蒸发器置于所述冷水蓄 水箱内。2. 按照权利要求1所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，在所述热 水蓄水箱内设置浮球阀和自动补水装置。3. 按照权利要求2所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，在热水蓄 水箱里设置了辅助电加热器。4. 按照权利要求1所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，所述速热 速冷样品测试区的入口端通过管道分别与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连接，在所述速热速冷 样品测试区的入口端与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连接的管道上分别设置电动截止阀；在所 述速热速冷样品测试区的入口端设置循环水栗;所述速热速冷样品测试区的出口端通过管 道分别与冷水蓄水箱和热水蓄水箱连接，在所述速热速冷样品测试区的出口端与冷水蓄水 箱和热水蓄水箱连接的管道上分别设置电动截止阀。5. 按照权利要求4所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，所述速热 速冷样品测试区包括入水主管、出水主管和设置在所述入水主管和出水主管之间形成同程 流道的若干支管组成，在所述支管上设置若干个样品测试孔。6. 按照权利要求5所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，所述支管 可以是根，每根所述支管上设置有1 〇个样品测试孔。7. 按照权利要求5所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，在所述支 管的进水端设置截止阀。8. 按照权利要求4所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，所述样品 测试孔包括固定在所述支管上的圆形容器和橡胶密封塞，所述橡胶密封塞盖于所述圆形容 器的开口处。9. 按照权利要求8所述的一种新型相变材料热稳定性测试系统，其特征在于，所述圆形 容器包括容器外环和容器内环，在所述容器外环与容器内环之间设置有用于盛装测试样品 的样品腔，在所述样品腔中间内部设置有热电偶。
【文档编号】G01N25/02GK105928967SQ201511029046
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】宋孟杰, 陈颖, 廖立元, 杨庆成
【申请人】广东工业大学