CN206281808U - 相变材料使用寿命测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种相变材料使用寿命测试系统，包括油浴锅、试管、电加热装置、冷却装置和计算机，油浴锅包括盛装有导热介质的锅体、用于搅拌导热介质的搅拌器和用于检测导热介质温度的第一温度传感器；所述试管内部盛装有相变材料，所述试管处于所述锅体内并固定在固定支架上；所述电加热装置用于加热所述油浴锅内的导热介质；所述冷却装置用于冷却所述油浴锅内的导热介质；所述电加热装置电连接温控器，所述第一温度传感器、所述温控器和冷却装置均通过通讯模块与所述计算机通讯连接，所述计算机根据第一温度传感器反馈的温信号控制电加热装置和冷却装置启动与关闭。本实用新型结构合理，使用安全，测试结果准确度高，具有很好的使用效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种相变材料使用寿命测试系统。
背景技术
相变材料在使用过程中，由于经历反复相变过程，其结构及功能可能产生改变，例如有机相变材料，因老化，材料改变原有性质；又例如无机水合盐相变材料，由于不可避免的相分离趋势，材料的相变热将会逐渐减小，因此，在反复使用后，将由于环境及自身因素的影响，相变材料的功能会产生改变或丧失，这种相变材料的相变点漂移及相变热发生一定衰变的使用次数称为其寿命。在专利文献CN1474180A中公开了一种连续测定相变材料寿命的方法及装置，该方法是将待测相变材料放入熔冻实验池中，利用冷液和热液两组自动循环熔冻系统对其进行连续多次熔冻实验；在实验过程中，温度测量装置连续检测其温度变化数据，并将其同时分别送给数据采集装置和温控开关装置，由后者对冷液和热液两组自动循环熔冻系统进行自动切换，而由前者记录并计算出相变材料温度随时间的变化数值和绘制出该变化曲线，进而依此确定相变材料的相变点及相变热的相对大小，测定出相变材料的寿命。上述专利文献中提到恒定冷源下，液态相变材料从时间t1进行降温处理，实际过程中把热液抽走后，内套管B中仍会残留有一定热液，当冷液进入外套管C后，一部分热量被传给内套管B，一部分热量传给结晶玻璃管A，因此在降温过程中不能保证恒定冷源，必然导致后期测试的相变点与实际值存在偏差，从而影响测试结果的准确性；另外，上述专利文献中提到“将相变材料升、降温速率控制在2-5℃/min”，而目前开发的相变材料都加强了传热，以方便实际使用时提高换热效率，其中已知相变点t，高温点热液温度为t+10，低温点冷夜温度为t-10，当第一次寿命测试过后，结晶玻璃管A中相变材料的温度为t-10，再注入热液，结晶玻璃管A内外温差20℃，实际升温速率明显高于2-5℃/min，温升速率大则影响相变材料初级晶核形成。
实用新型内容
对此，本实用新型旨在提供一种结构合理的相变材料使用寿命测试系统，该相变材料使用寿命测试系统的使用安全性高，并且测试结果准确性高。
实现本实用新型目的的技术方案是：
一种相变材料使用寿命测试系统，包括油浴锅、试管、电加热装置、冷却装置和计算机，所述油浴锅包括盛装有导热介质的锅体、用于搅拌所述导热介质的搅拌器和用于检测所述导热介质温度的第一温度传感器；所述试管内部盛装有相变材料，所述试管处于所述锅体内并固定在固定支架上；所述电加热装置用于加热所述油浴锅内的导热介质；所述冷却装置用于冷却所述油浴锅内的导热介质；所述电加热装置电连接温控器，所述第一温度传感器、所述温控器和冷却装置均通过通讯模块与所述计算机通讯连接，所述计算机根据第一温度传感器反馈的温信号控制电加热装置和冷却装置启动与关闭。
上述技术方案中，所述通讯模块为RS232通讯模块或RS485通讯模块。
上述技术方案中，所述电加热装置设置在所述锅体底部。
上述技术方案中，所述冷却装置包括冷却水箱和制冷机，所述制冷机用于控制冷却水箱内的冷却水的温度，用于检测所述冷却水箱内冷却水温度的第二温度传感器与所述制冷机电连接，与所述冷却水箱连接的外部循环管路的部分管路螺旋盘绕在所述锅体的外部，并在该外部循环管路上设置有变频水泵，所述变频水泵通过所述通讯模块与所述计算机通讯连接。
本实用新型具有积极的效果：本实用新型中的结构合理，在测试相变材料使用寿命的过程中(整个测试过程中搅拌器不间断运行)，电加热装置对导热介质加热时，通过搅拌器持续搅拌导热介质，使试管各个部位均匀受热对试管内的相变材料加热，冷却装置启动时，冷却装置吸收导热介质的热量进行降温，进而通过导热介质吸收试管上的热量从而降低试管内相变材料的温度，由于搅拌器持续搅拌导热介质，因此能够保证恒定的冷源，因此能有效降低后期测试的相变点与实际值的偏差，从而提高测试结果准确性高，并能有效防止试管受热不均而炸裂的安全隐患，从而提高了安全性；利用本实用新型的测试系统在对相变材料使用寿命测试时，将待测相变材料装入试管中并密封完好，并固定到油浴锅上的固定支架上，确保油浴锅中导热介质的液面要高于试管中相变材料，根据相变材料的相变温度T，通过计算机设定对应的循环温度(高温点T+20℃和低温点T-20℃)，并通过通讯模块发送信号到温控器，温控器控制电加热装置给油浴锅加热，在加热的同时搅拌器持续搅拌导热介质，以使油浴锅中的导热介质温度均匀，计算机实时采集第一温度传感器的温度，当加热温度接近相变材料的相变温度T时，降低电加热装置的加热功率，让温升速率降低(其目的是防止温度骤升对相变材料初级晶核形成产生的不利影响，从而使测试过程与相变材料实际循环过程更相符，减小了测试结果的误差)，当导热介质的温度达到设定的高温点(T+20℃)时保持一定时间，使相变材料完全融化，当相变材料完全融化后控制电加热装置关闭停止加热，并控制冷却装置启动给油浴锅降温，使导热介质冷却至低温点(T-20℃)温度，如此作为一次循环；按照客户要求重复上述操作相应循环次数(如1000或2000次，等等)，操作完成后，测量检测前后相变材料的相变焓值，并通过计算公式得到相变材料的衰变率(η)：η＝H1/H0，其中，H0和H1分别为相变材料测试前后的相变焓值，以此判断所测相变材料的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型中相变材料使用寿命测试系统的结构示意图。
图中所示附图标记为：1-油浴锅；2-锅体；3-搅拌器；4-第一温度传感器；5-试管；6-计算机；7-通讯模块；8-电加热器；9-温控器；10-冷却水箱；11-制冷机；12-外部循环管路；13-第二温度传感器；14-变频水泵。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型中相变材料使用寿命测试系统的具体结构做以说明：
一种相变材料使用寿命测试系统，其结构如图1所示，包括油浴锅1、试管5、电加热装置8、冷却装置和计算机6，所述油浴锅1包括盛装有导热介质的锅体2、用于搅拌所述导热介质(如硅油、水等)的搅拌器3和用于检测所述导热介质温度的第一温度传感器4；本实施例中所用的搅拌器3为现有技术中常用的电动搅拌器，所述试管5内部盛装有相变材料，所述试管5处于所述锅体2内并固定在固定支架上；所述电加热装置8用于加热所述油浴锅1内的导热介质；所述冷却装置用于冷却所述油浴锅1内的导热介质；所述电加热装置8电连接温控器9，所述第一温度传感器4、所述温控器9和冷却装置均通过通讯模块7与所述计算机6通讯连接，所述计算机6根据第一温度传感器4反馈的温信号控制电加热装置8和冷却装置启动与关闭。本实施例的结构合理，在测试相变材料使用寿命过程中(整个测试过程中搅拌器3不间断运行)，电加热装置8对导热介质加热时，通过搅拌器持续搅拌导热介质，使试管5各个部位均匀受热对试管内的相变材料加热，冷却装置启动时，冷却装置吸收导热介质的热量进行降温，进而通过导热介质吸收试管上的热量从而降低试管内相变材料的温度，由于搅拌器持续搅拌导热介质，因此能够保证恒定的冷源，因此能有效降低后期测试的相变点与实际值的偏差，从而提高测试结果准确性高，并能有效防止试管受热不均而炸裂的安全隐患，从而提高了安全性；利用本实用新型的测试系统在对相变材料使用寿命测试时，将待测相变材料装入试管5中并密封完好，并固定到油浴锅1上的固定支架上，确保油浴锅1中导热介质的液面要高于试管中相变材料，根据相变材料的相变温度T，通过计算机6设定对应的循环温度(高温点T+20℃和低温点T-20℃)，并通过通讯模块7发送信号到温控器9，温控器9控制电加热装置8给油浴锅1加热，在加热的同时搅拌器持续搅拌导热介质，以使油浴锅中的导热介质温度均匀，计算机6实时采集第一温度传感器4的温度，当加热温度接近相变材料的相变温度T时，降低电加热装置的加热功率，让温升速率降低(其目的是防止温度骤升对相变材料初级晶核形成产生的不利影响，从而使测试过程与相变材料实际循环过程更相符，减小了测试结果的误差)，当导热介质的温度达到设定的高温点(T+20℃)时保持一定时间，使相变材料完全融化，当相变材料完全融化后控制电加热装置关闭停止加热，并控制冷却装置启动给油浴锅降温，使导热介质冷却至低温点(T-20℃)温度，如此作为一次循环；按照客户要求重复上述操作相应循环次数(如1000或2000次，等等)，操作完成后，测量检测前后相变材料的相变焓值，并通过计算公式得到相变材料的衰变率(η)：η＝H1/H0，其中，H0和H1分别为相变材料测试前后的相变焓值，以此判断所测相变材料的使用寿命。
本实施例中的所述通讯模块为RS232通讯模块或RS485通讯模块，所述电加热装置设置在所述锅体2底部。
进一步，本实施例中的所述冷却装置包括冷却水箱10和制冷机11，所述制冷机11用于控制冷却水箱10内的冷却水的温度，用于检测所述冷却水箱10内冷却水温度的第二温度传感器13与所述制冷机11电连接，与所述冷却水箱10连接的外部循环管路12的部分管路螺旋盘绕在所述锅体2的外部，并在该外部循环管路12上设置有变频水泵14，所述变频水泵14通过所述通讯模块7与所述计算机6通讯连接。采用这种结构，在油浴锅1需要降温时，计算机6通过通讯模块7发送信号给变频水泵14，控制变频水泵14开启运行使外部循环管路12内的冷却水流动，从而对油浴锅1进行冷却降温，实际使用中制冷机11连接第二温度传感器13，当冷却水箱温度高于制冷机11的设定温度，制冷机11启动制备冷却水，当冷却水水箱10内水温低于制冷机5的设定温度，制冷机5停止工作。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种相变材料使用寿命测试系统，其特征在于：包括油浴锅(1)、试管(5)、电加热装置(8)、冷却装置和计算机(6)，所述油浴锅(1)包括盛装有导热介质的锅体(2)、用于搅拌所述导热介质的搅拌器(3)和用于检测所述导热介质温度的第一温度传感器(4)；所述试管(5)内部盛装有相变材料，所述试管(5)处于所述锅体(2)内并固定在固定支架上；所述电加热装置(8)用于加热所述油浴锅(1)内的导热介质；所述冷却装置用于冷却所述油浴锅(1)内的导热介质；所述电加热装置(8)电连接温控器(9)，所述第一温度传感器(4)、所述温控器(9)和冷却装置均通过通讯模块(7)与所述计算机(6)通讯连接，所述计算机(6)根据第一温度传感器(4)反馈的温信号控制电加热装置(8)和冷却装置启动与关闭。
2.根据权利要求1所述的相变材料使用寿命测试系统，其特征在于：所述通讯模块(7)为RS232通讯模块或RS485通讯模块。
3.根据权利要求1所述的相变材料使用寿命测试系统，其特征在于：所述电加热装置(8)设置在所述锅体(2)底部。
4.根据权利要求1或2或3所述的相变材料使用寿命测试系统，其特征在于：所述冷却装置包括冷却水箱(10)和制冷机(11)，所述制冷机(11)用于控制冷却水箱(10)内的冷却水的温度，用于检测所述冷却水箱(10)内冷却水温度的第二温度传感器(13)与所述制冷机(11)电连接，与所述冷却水箱(10)连接的外部循环管路(12)的部分管路螺旋盘绕在所述锅体(2)的外部，并在该外部循环管路(12)上设置有变频水泵(14)，所述变频水泵(14)通过所述通讯模块(7)与所述计算机(6)通讯连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107037074A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-08-11 | 浙江省太阳能产品质量检验中心 | 相变材料使用寿命测试系统 |
| CN108535310A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-09-14 | 华北水利水电大学 | 建筑用相变材料热稳定性自动化测试装置 |
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2016
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