本實(shí)用新型涉及一種相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相變材料在使用過程中，由于經(jīng)歷反復(fù)相變過程，其結(jié)構(gòu)及功能可能產(chǎn)生改變，例如有機(jī)相變材料，因老化，材料改變?cè)行再|(zhì)；又例如無機(jī)水合鹽相變材料，由于不可避免的相分離趨勢(shì)，材料的相變熱將會(huì)逐漸減小，因此，在反復(fù)使用后，將由于環(huán)境及自身因素的影響，相變材料的功能會(huì)產(chǎn)生改變或喪失，這種相變材料的相變點(diǎn)漂移及相變熱發(fā)生一定衰變的使用次數(shù)稱為其壽命。在專利文獻(xiàn)CN1474180A中公開了一種連續(xù)測(cè)定相變材料壽命的方法及裝置，該方法是將待測(cè)相變材料放入熔凍實(shí)驗(yàn)池中，利用冷液和熱液兩組自動(dòng)循環(huán)熔凍系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行連續(xù)多次熔凍實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)過程中，溫度測(cè)量裝置連續(xù)檢測(cè)其溫度變化數(shù)據(jù)，并將其同時(shí)分別送給數(shù)據(jù)采集裝置和溫控開關(guān)裝置，由后者對(duì)冷液和熱液兩組自動(dòng)循環(huán)熔凍系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)切換，而由前者記錄并計(jì)算出相變材料溫度隨時(shí)間的變化數(shù)值和繪制出該變化曲線，進(jìn)而依此確定相變材料的相變點(diǎn)及相變熱的相對(duì)大小，測(cè)定出相變材料的壽命。上述專利文獻(xiàn)中提到恒定冷源下，液態(tài)相變材料從時(shí)間t₁進(jìn)行降溫處理，實(shí)際過程中把熱液抽走后，內(nèi)套管B中仍會(huì)殘留有一定熱液，當(dāng)冷液進(jìn)入外套管C后，一部分熱量被傳給內(nèi)套管B，一部分熱量傳給結(jié)晶玻璃管A，因此在降溫過程中不能保證恒定冷源，必然導(dǎo)致后期測(cè)試的相變點(diǎn)與實(shí)際值存在偏差，從而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性；另外，上述專利文獻(xiàn)中提到“將相變材料升、降溫速率控制在2-5℃/min”，而目前開發(fā)的相變材料都加強(qiáng)了傳熱，以方便實(shí)際使用時(shí)提高換熱效率，其中已知相變點(diǎn)t，高溫點(diǎn)熱液溫度為t+10，低溫點(diǎn)冷夜溫度為t-10，當(dāng)?shù)谝淮螇勖鼫y(cè)試過后，結(jié)晶玻璃管A中相變材料的溫度為t-10，再注入熱液，結(jié)晶玻璃管A內(nèi)外溫差20℃，實(shí)際升溫速率明顯高于2-5℃/min，溫升速率大則影響相變材料初級(jí)晶核形成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

對(duì)此，本實(shí)用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)合理的相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)，該相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)的使用安全性高，并且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：

一種相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)，包括油浴鍋、試管、電加熱裝置、冷卻裝置和計(jì)算機(jī)，所述油浴鍋包括盛裝有導(dǎo)熱介質(zhì)的鍋體、用于攪拌所述導(dǎo)熱介質(zhì)的攪拌器和用于檢測(cè)所述導(dǎo)熱介質(zhì)溫度的第一溫度傳感器；所述試管內(nèi)部盛裝有相變材料，所述試管處于所述鍋體內(nèi)并固定在固定支架上；所述電加熱裝置用于加熱所述油浴鍋內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)；所述冷卻裝置用于冷卻所述油浴鍋內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)；所述電加熱裝置電連接溫控器，所述第一溫度傳感器、所述溫控器和冷卻裝置均通過通訊模塊與所述計(jì)算機(jī)通訊連接，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)第一溫度傳感器反饋的溫信號(hào)控制電加熱裝置和冷卻裝置啟動(dòng)與關(guān)閉。

上述技術(shù)方案中，所述通訊模塊為RS232通訊模塊或RS485通訊模塊。

上述技術(shù)方案中，所述電加熱裝置設(shè)置在所述鍋體底部。

上述技術(shù)方案中，所述冷卻裝置包括冷卻水箱和制冷機(jī)，所述制冷機(jī)用于控制冷卻水箱內(nèi)的冷卻水的溫度，用于檢測(cè)所述冷卻水箱內(nèi)冷卻水溫度的第二溫度傳感器與所述制冷機(jī)電連接，與所述冷卻水箱連接的外部循環(huán)管路的部分管路螺旋盤繞在所述鍋體的外部，并在該外部循環(huán)管路上設(shè)置有變頻水泵，所述變頻水泵通過所述通訊模塊與所述計(jì)算機(jī)通訊連接。

本實(shí)用新型具有積極的效果：本實(shí)用新型中的結(jié)構(gòu)合理，在測(cè)試相變材料使用壽命的過程中(整個(gè)測(cè)試過程中攪拌器不間斷運(yùn)行)，電加熱裝置對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)加熱時(shí)，通過攪拌器持續(xù)攪拌導(dǎo)熱介質(zhì)，使試管各個(gè)部位均勻受熱對(duì)試管內(nèi)的相變材料加熱，冷卻裝置啟動(dòng)時(shí)，冷卻裝置吸收導(dǎo)熱介質(zhì)的熱量進(jìn)行降溫，進(jìn)而通過導(dǎo)熱介質(zhì)吸收試管上的熱量從而降低試管內(nèi)相變材料的溫度，由于攪拌器持續(xù)攪拌導(dǎo)熱介質(zhì)，因此能夠保證恒定的冷源，因此能有效降低后期測(cè)試的相變點(diǎn)與實(shí)際值的偏差，從而提高測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高，并能有效防止試管受熱不均而炸裂的安全隱患，從而提高了安全性；利用本實(shí)用新型的測(cè)試系統(tǒng)在對(duì)相變材料使用壽命測(cè)試時(shí)，將待測(cè)相變材料裝入試管中并密封完好，并固定到油浴鍋上的固定支架上，確保油浴鍋中導(dǎo)熱介質(zhì)的液面要高于試管中相變材料，根據(jù)相變材料的相變溫度T，通過計(jì)算機(jī)設(shè)定對(duì)應(yīng)的循環(huán)溫度(高溫點(diǎn)T+20℃和低溫點(diǎn)T-20℃)，并通過通訊模塊發(fā)送信號(hào)到溫控器，溫控器控制電加熱裝置給油浴鍋加熱，在加熱的同時(shí)攪拌器持續(xù)攪拌導(dǎo)熱介質(zhì)，以使油浴鍋中的導(dǎo)熱介質(zhì)溫度均勻，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集第一溫度傳感器的溫度，當(dāng)加熱溫度接近相變材料的相變溫度T時(shí)，降低電加熱裝置的加熱功率，讓溫升速率降低(其目的是防止溫度驟升對(duì)相變材料初級(jí)晶核形成產(chǎn)生的不利影響，從而使測(cè)試過程與相變材料實(shí)際循環(huán)過程更相符，減小了測(cè)試結(jié)果的誤差)，當(dāng)導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度達(dá)到設(shè)定的高溫點(diǎn)(T+20℃)時(shí)保持一定時(shí)間，使相變材料完全融化，當(dāng)相變材料完全融化后控制電加熱裝置關(guān)閉停止加熱，并控制冷卻裝置啟動(dòng)給油浴鍋降溫，使導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻至低溫點(diǎn)(T-20℃)溫度，如此作為一次循環(huán)；按照客戶要求重復(fù)上述操作相應(yīng)循環(huán)次數(shù)(如1000或2000次，等等)，操作完成后，測(cè)量檢測(cè)前后相變材料的相變焓值，并通過計(jì)算公式得到相變材料的衰變率(η)：η＝H₁/H₀，其中，H₀和H₁分別為相變材料測(cè)試前后的相變焓值，以此判斷所測(cè)相變材料的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型中相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示附圖標(biāo)記為：1-油浴鍋；2-鍋體；3-攪拌器；4-第一溫度傳感器；5-試管；6-計(jì)算機(jī)；7-通訊模塊；8-電加熱器；9-溫控器；10-冷卻水箱；11-制冷機(jī)；12-外部循環(huán)管路；13-第二溫度傳感器；14-變頻水泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型中相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)做以說明：

一種相變材料使用壽命測(cè)試系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括油浴鍋1、試管5、電加熱裝置8、冷卻裝置和計(jì)算機(jī)6，所述油浴鍋1包括盛裝有導(dǎo)熱介質(zhì)的鍋體2、用于攪拌所述導(dǎo)熱介質(zhì)(如硅油、水等)的攪拌器3和用于檢測(cè)所述導(dǎo)熱介質(zhì)溫度的第一溫度傳感器4；本實(shí)施例中所用的攪拌器3為現(xiàn)有技術(shù)中常用的電動(dòng)攪拌器，所述試管5內(nèi)部盛裝有相變材料，所述試管5處于所述鍋體2內(nèi)并固定在固定支架上；所述電加熱裝置8用于加熱所述油浴鍋1內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)；所述冷卻裝置用于冷卻所述油浴鍋1內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)；所述電加熱裝置8電連接溫控器9，所述第一溫度傳感器4、所述溫控器9和冷卻裝置均通過通訊模塊7與所述計(jì)算機(jī)6通訊連接，所述計(jì)算機(jī)6根據(jù)第一溫度傳感器4反饋的溫信號(hào)控制電加熱裝置8和冷卻裝置啟動(dòng)與關(guān)閉。本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)合理，在測(cè)試相變材料使用壽命過程中(整個(gè)測(cè)試過程中攪拌器3不間斷運(yùn)行)，電加熱裝置8對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)加熱時(shí)，通過攪拌器持續(xù)攪拌導(dǎo)熱介質(zhì)，使試管5各個(gè)部位均勻受熱對(duì)試管內(nèi)的相變材料加熱，冷卻裝置啟動(dòng)時(shí)，冷卻裝置吸收導(dǎo)熱介質(zhì)的熱量進(jìn)行降溫，進(jìn)而通過導(dǎo)熱介質(zhì)吸收試管上的熱量從而降低試管內(nèi)相變材料的溫度，由于攪拌器持續(xù)攪拌導(dǎo)熱介質(zhì)，因此能夠保證恒定的冷源，因此能有效降低后期測(cè)試的相變點(diǎn)與實(shí)際值的偏差，從而提高測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高，并能有效防止試管受熱不均而炸裂的安全隱患，從而提高了安全性；利用本實(shí)用新型的測(cè)試系統(tǒng)在對(duì)相變材料使用壽命測(cè)試時(shí)，將待測(cè)相變材料裝入試管5中并密封完好，并固定到油浴鍋1上的固定支架上，確保油浴鍋1中導(dǎo)熱介質(zhì)的液面要高于試管中相變材料，根據(jù)相變材料的相變溫度T，通過計(jì)算機(jī)6設(shè)定對(duì)應(yīng)的循環(huán)溫度(高溫點(diǎn)T+20℃和低溫點(diǎn)T-20℃)，并通過通訊模塊7發(fā)送信號(hào)到溫控器9，溫控器9控制電加熱裝置8給油浴鍋1加熱，在加熱的同時(shí)攪拌器持續(xù)攪拌導(dǎo)熱介質(zhì)，以使油浴鍋中的導(dǎo)熱介質(zhì)溫度均勻，計(jì)算機(jī)6實(shí)時(shí)采集第一溫度傳感器4的溫度，當(dāng)加熱溫度接近相變材料的相變溫度T時(shí)，降低電加熱裝置的加熱功率，讓溫升速率降低(其目的是防止溫度驟升對(duì)相變材料初級(jí)晶核形成產(chǎn)生的不利影響，從而使測(cè)試過程與相變材料實(shí)際循環(huán)過程更相符，減小了測(cè)試結(jié)果的誤差)，當(dāng)導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度達(dá)到設(shè)定的高溫點(diǎn)(T+20℃)時(shí)保持一定時(shí)間，使相變材料完全融化，當(dāng)相變材料完全融化后控制電加熱裝置關(guān)閉停止加熱，并控制冷卻裝置啟動(dòng)給油浴鍋降溫，使導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻至低溫點(diǎn)(T-20℃)溫度，如此作為一次循環(huán)；按照客戶要求重復(fù)上述操作相應(yīng)循環(huán)次數(shù)(如1000或2000次，等等)，操作完成后，測(cè)量檢測(cè)前后相變材料的相變焓值，并通過計(jì)算公式得到相變材料的衰變率(η)：η＝H₁/H₀，其中，H₀和H₁分別為相變材料測(cè)試前后的相變焓值，以此判斷所測(cè)相變材料的使用壽命。

本實(shí)施例中的所述通訊模塊為RS232通訊模塊或RS485通訊模塊，所述電加熱裝置設(shè)置在所述鍋體2底部。

進(jìn)一步，本實(shí)施例中的所述冷卻裝置包括冷卻水箱10和制冷機(jī)11，所述制冷機(jī)11用于控制冷卻水箱10內(nèi)的冷卻水的溫度，用于檢測(cè)所述冷卻水箱10內(nèi)冷卻水溫度的第二溫度傳感器13與所述制冷機(jī)11電連接，與所述冷卻水箱10連接的外部循環(huán)管路12的部分管路螺旋盤繞在所述鍋體2的外部，并在該外部循環(huán)管路12上設(shè)置有變頻水泵14，所述變頻水泵14通過所述通訊模塊7與所述計(jì)算機(jī)6通訊連接。采用這種結(jié)構(gòu)，在油浴鍋1需要降溫時(shí)，計(jì)算機(jī)6通過通訊模塊7發(fā)送信號(hào)給變頻水泵14，控制變頻水泵14開啟運(yùn)行使外部循環(huán)管路12內(nèi)的冷卻水流動(dòng)，從而對(duì)油浴鍋1進(jìn)行冷卻降溫，實(shí)際使用中制冷機(jī)11連接第二溫度傳感器13，當(dāng)冷卻水箱溫度高于制冷機(jī)11的設(shè)定溫度，制冷機(jī)11啟動(dòng)制備冷卻水，當(dāng)冷卻水水箱10內(nèi)水溫低于制冷機(jī)5的設(shè)定溫度，制冷機(jī)5停止工作。

顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。