CN204556549U - 用于检测温控热相变材料储热能力的仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于检测温控热相变材料储热能力的仪器，包括箱体，箱体内由上至下依次分割为：自动控制面板、检测区、试样区、人工气候区、温湿度控制区；其中温湿度控制区内安装有温湿度控制器，人工气候区及检测区内分别安装有温湿度监测探头。检测时根据需要通过人工气候区的温湿度控制器以调节该区域的温湿度，待达到检测所要求的温湿度后进行检测，并记录检测区内温湿度监测探头的温度和湿度变化，并绘制温湿变化曲线，通过温湿变化曲线即可得到测试产品的储热性及透气性，从而实现对热相变材料储热能力的检测。本实用新型结构简单，低成本；检测方法简单，能够通过监控系统直接读取温湿度，适用于任何热相变材料热物性的测试。

Description

用于检测温控热相变材料储热能力的仪器

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测温控热相变材料储热能力的仪器，属于检测仪器领域。

背景技术

温控热相变材料又称作热储能材料，相变材料在其物相变化过程中，可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境放出热（冷）量，利用相变潜热进行能量的贮存和应用，从而达到控制周围环境温度的目的。日常生活中最常见的热相变材料是水和黏土。但传统热相变材料无法满足大部分使用要求，因此市场出现了大量的热相变材料。如无机物类：碱及碱土金属的卤化物、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐；有机物类：高级脂肪烃、醇、羧酸及盐类、某些聚合物等。温控热相变材料具有使用方便，管理维修简单，节能效率显著，成本低廉等优点，在各领域得到大规模的广泛应用：建筑领域（如建筑保温层，建筑玻璃，壁纸）、农业领域（如塑料大棚，固沙种草，各种农业肥料）、功能服装领域（如炼钢专用服，宇航服，野外训练服，高寒地区野外勘探，采油专用服）及其它领域（如各种坐垫，太阳能存储，废热存储，废冷存储等）。

虽然热相变材料在日常生活和工农业中得到了广泛的应用，但热相变材料储热能力的测试仍然存在诸多问题。目前国内乃至国际上都没有一个专门直观测定热相变材料热物性能的试验方法，常用差示扫描量热仪（DSC）作为测试设备。该设备虽然能够测试相关材料的熔融、结晶行为，玻璃化转变、氧化稳定性、动力学、纯度、比热等参数，但也只是应用于塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料、有机化合物、无机化合物、药物、食品、电子、汽车飞机等各个行业中，并没有直接测定温控相变材料储热性能的先例，且也有好多缺点：首先，测试程序非常复杂，不能直接给出普通用户需要的结果；第二，测试仪器也非常昂贵（常用的差热分析仪售价都在50万人民币以上），术语（热相变和焓变）普通用户难以理解，使得用户很难自己判断所购买热相变材料保温性能的好坏；第三，市场所售热相变材料的品种繁多，使得目前常用的设备不能完全满足（如已加工成型的热相变材料，液体材料，黏土保温层等），或者不能更加贴近实际的测试，所得结果对实际应用帮助不大；第四，目前所有热相变材料热物性测试设备不能同时检测材料的透湿性，造成测试成本的增加。

有科研工作者提出了温度曲线法表征温控热相变材料的热物性，虽然将理论高度降低了，能够被广大普通用户接受，但测试仪器仍然使用DSC。能够简单明了的直接读取温度曲线的测试仪器仍然没有商业化的产品。

本实用新型针对目前市场的需求，开发出能够简单易操作的温控热相变材料储热能力（热物性）检测仪，该设备不仅能够测试DSC能够测试的粉末状物质，而且对已成型的各种大块状固体材料，已成型易碎材料及液体材料均可得到其温度曲线，因此应用领域非常广泛。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据温度曲线法表征温控热相变材料的热物性的特点， 提供一种操作方便、性能稳定及数据直观可信的用于温控检测热相变材料储热能力的仪器。

本实用新型用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，包括长方形箱体，箱体内由上至下依次划分为：自动控制面板、检测区、试样区、人工气候区、温湿度控制区，且各区域间相互连通；其中，温湿度控制区内安装有温湿度控制器；人工气候区内安装有温湿度探头传感器Ⅰ；样品区内通过支架安装有超导热铜网夹或者铜盘；检测区内安装有装有温湿度探头传感器Ⅱ；自动控制面板上设置有电源系统及开关、人工温变区监控系统以及检测区监控系统。

温湿度控制器包括冷却压缩机、加热装置及水蒸气调控器，以调整人工气候区的温度及湿度。

在人工气候区和检测区的内壁设置有绝热层Ⅰ和绝热层Ⅱ，使其不予外界发生热、湿交换，以确保检测的准确性。

在人工气候区内下部设置有风扇，以实现温度和湿度在该区域内均匀分布。

在人工气候区内设置有温变调节管，以辅助调节人工气候区内的温度。

在检测区及人工气候区分别设置有开门，以便于放置测试样品及操作。

该仪器的测试原理：测试材料放入试样区后，根据需要通过人工气候区的温湿度控制器调节该区域的温湿度，待达到检测所要求后进行即时检测：观察并记录检测区内温湿度监测探头Ⅱ的温度及湿度变化，并绘制温湿度变化曲线；通过该曲线即可得到测试产品（温控热相变材料）的储热性（温度变化情况）及透湿性（湿度变化情况），从而实现对热相变材料储热能力（储热性及透湿性）的检测。

本发明相对现有技术具有的优势：

1、本实用新型能够在不破坏产品完整性的前提下，方便、快捷、真实、准确的反应出热相变材料成型产品整体的温度调节能力，避免了目前通过DSC无法直接检测热相变材料制备的产品整体的热物性的问题，通过对塑料大棚保温棉被的储热能力试、固沙结皮的保温透湿性以及建筑保温材料储热性能等的测试应用，取得了很好的效果；

2、本实用新型结构简单，低成本；检测方法简单，直观，能够简单明了的通过监控系统直接读取温湿度曲线；

3、本实用新型适用于任何热相变材料（包括固体、液体）热物性的测试，适合广大普通终端用户（生产加工企业）检测产品质量和性能。

附图说明

图1为本发明的的各功能区域划分图。

图2为本发明的剖面结构图。

具体实施方式

参照图1、2，一种用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，包括长方形箱体（50×50×120cm，壁厚3cm；外壳用耐候性强的高强度聚丙烯塑胶材料制成），箱体内由上至下依次分割为：自动控制面板1、检测区2、试样区3、人工气候区4、温湿度控制区5，且各区域间相互连通。其中，温湿度控制区5内安装有温湿度控制器16（包括冷却压缩机、加热装置、水蒸气调控器）。人工气候区4内安装有温湿度监测探头Ⅰ12和温变调节管13，其下部设置有风扇15。样品区3内通过支架安装有超导热铜网夹或者铜盘（铜网夹用于固定大型固体材料，铜盘用于放置液体或者易碎固体材料）；检测区2内安装有温湿度监测探头Ⅱ9。在自动控制面板1上设置有电源系统及开关7、人工温变区监控系统6（包含温湿度显示仪表，用于监测人工气候区4的实际温度及湿度情况，该系统内也用于设置温湿度控制区5温度及湿度条件）以及检测区监控系统8（包含检测区实际温湿度数值显示仪表，用于读取人工气候区4设定温湿度经过热相变材料后对温湿度的调控情况）。

为了确保检测结果的准确性，在人工气候区4和检测区2的内壁分别设置有绝热层Ⅰ14和绝热层Ⅱ10，以保证其不予外界发生热、湿交换。

为了便于操作，在检测区2及人工气候区4分别设置有开门。

检测时，测试材料放入试样区；温湿度控制器根据检测要求调整人工气候区的温度及湿度，待达到检测所要求后（温湿度监测探头Ⅰ实时检测该区域的温湿度并显示数据）进行即时检测；温湿度监测探头Ⅱ检测经过储热材料后的检测区内的温湿度并显示数据，同时绘制测试区域内测试时间与温湿变化关系的曲线，通过该曲线即可表征该材料的储热能力及透湿性强弱。

仪器性能指标：1、温度可调范围-25℃~100℃，温度控制精度±0.1℃，温度探测精度±0.1℃；2. 湿度可调范围10%~90% ，湿度控制精度±1%RH，湿度探测精度±1%RH。

Claims (6)

1.用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，包括箱体，箱体内由上至下依次分割为：自动控制面板（1）、检测区（2）、试样区（3）、人工气候区（4）、温湿度控制区（5），且各区域间相互连通；其中，温湿度控制区（5）内安装有温湿度控制器（16）；人工气候区（4）内安装有温湿度监测探头Ⅰ（12）；样品区（3）内通过支架安装有超导热铜网夹或者铜盘；检测区（2）内安装有温湿度监测探头Ⅱ（9）；自动控制面板（1）上设置有电源系统及开关（7）、人工温变区监控系统（6）以及检测区监控系统（8）。

2.如权利要求1所述用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，其特征在于：在人工气候区（4）和检测区（2）的内壁分别设置有绝热层Ⅰ（14）和绝热层Ⅱ（10）。

3.如权利要求1所述用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，其特征在于：温湿度控制器（16）包括冷却压缩机、加热装置、水蒸气调控器。

4.如权利要求1所述用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，其特征在于：在人工气候区（4）内设置有温变调节管（13）。

5.如权利要求1所述用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，其特征在于：在人工气候区（4）内下部设置有风扇（15）。

6.如权利要求1所述用于温控检测热相变材料储热能力的仪器，其特征在于：在检测区（2）及人工气候区（4）分别设置有开门。