一種有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料體積變形的測(cè)試裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料體積變形的測(cè)試裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，建筑節(jié)能與建筑物居住舒適性提高受到越 來(lái)越多的關(guān)注，因此推動(dòng)了相變儲(chǔ)熱材料的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。所謂相變儲(chǔ)熱材料，就是指物 質(zhì)可隨周圍環(huán)境的溫度變化而改變狀態(tài)，并能在非常窄的溫度波動(dòng)范圍內(nèi)自動(dòng)吸收熱量或 將儲(chǔ)存的熱量釋放，從而控制周圍環(huán)境的溫度相對(duì)穩(wěn)定。在各類相變儲(chǔ)熱材料中，有機(jī)類相 變儲(chǔ)熱材料具有不溶于水、相變潛熱值高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、無(wú)毒、低腐蝕、廉價(jià) 易得等優(yōu)點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料在實(shí)際應(yīng)用中，一般與建筑材料直接混合或制備成封裝儲(chǔ)能 制品。有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料在蓄放熱的過(guò)程中，發(fā)生固-液態(tài)轉(zhuǎn)化，往往會(huì)產(chǎn)生非常明顯的 體積變形。當(dāng)有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料的體積變化率過(guò)大，產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，易破壞封裝 制品產(chǎn)生泄露，從而影響相變儲(chǔ)熱材料制品及整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐久性。因此，相變 前后的體積變形是制備有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料封裝制品和推廣應(yīng)用所必須測(cè)定的參數(shù)值。目 前，國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有統(tǒng)一的測(cè)試裝置和方法，不同研究者對(duì)于有機(jī)類相變材料的體積變形均 采用簡(jiǎn)易方法，測(cè)試精度低、重復(fù)性差。孟多研究脂肪酸的熔脹體積變化率時(shí)，用量筒稱取 一定體積的液態(tài)脂肪酸，待其凝固后采用排水法再次稱量固態(tài)脂肪酸的體積，最后通過(guò)計(jì) 算得到體積變化率。該方法無(wú)法直接測(cè)定塊狀、顆粒狀或粉末狀的脂肪酸，需先熔化脂肪 酸成液態(tài)。且脂肪酸的量若太少，體積變化不明顯，則測(cè)量精度較低。孔巧玲等人通過(guò)自行 設(shè)計(jì)的裝置研究相變過(guò)程中的體積變化規(guī)律及其影響因素。該裝置是利用水的體積變化來(lái) 衡量相變材料的體積變化。但實(shí)驗(yàn)前，需要將相變材料熔解和凝固幾次，排出里面的空氣直 到刻度管里的液面不再變化時(shí)，才可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。此測(cè)量方法的準(zhǔn)備工作較為復(fù)雜，且重復(fù)性 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是要解決現(xiàn)有裝置與方法測(cè)試精度低、重復(fù)性差的問(wèn)題，而提供了一種有 機(jī)相變儲(chǔ)熱材料體積變形的測(cè)試裝置與方法。
[0005] -種有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料體積變形的測(cè)試裝置，它包括連通容器、水浴加熱裝置、固 定支架和激光位移傳感器；
[0006] 所述激光位移感應(yīng)器固定在固定支架的豎形桿上，所述水浴加熱裝置設(shè)置在固定 支架的底板上，所述連通容器設(shè)置在水浴加熱裝置內(nèi)部；
[0007] 其中，所述連通容器包括圓形細(xì)管、底部連通細(xì)管、圓形粗管、開(kāi)口細(xì)管、密封蓋、 溫度傳感器、橡膠塞、塑料片和紗網(wǎng)；
[0008] 所述圓形細(xì)管和圓形粗管通過(guò)底部連通細(xì)管相互連通；所述圓形粗管的頂部開(kāi)有 兩個(gè)孔，其中，一個(gè)孔采用密封蓋進(jìn)行密封，另一孔連通有開(kāi)口細(xì)管，所述開(kāi)口細(xì)管采用橡 膠塞進(jìn)行密封；
[0009] 所述有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料通過(guò)紗網(wǎng)設(shè)置在圓形粗管內(nèi)，并且固定在密封蓋的底部 而不會(huì)漂浮到開(kāi)口細(xì)管中；所述溫度傳感器固定在圓形粗管內(nèi)記錄包含有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材 料的整體液相體系的溫度變化；
[0010] 所述圓形細(xì)管中水面上設(shè)有塑料片。
[0011] 工作原理：?jiǎn)?dòng)水浴熱裝置加熱連通容器，導(dǎo)致水受熱膨脹以及有機(jī)類相變儲(chǔ)熱 材料相變膨脹。開(kāi)口細(xì)管由橡膠塞密封，體積只能在豎立的圓形細(xì)管處產(chǎn)生膨脹。利用固 定在連通容器內(nèi)的溫度傳感器，記錄包含相變儲(chǔ)熱材料的整體液相體系的溫度變化；在圓 形細(xì)管中的水面上放置塑料片，激光位移感應(yīng)器固定在固定支架上，通過(guò)激光位移傳感器 測(cè)試塑料片在相變材料發(fā)生相變前后的高度變化即可換算出相變材料產(chǎn)生的體積變形。
[0012] 發(fā)明效果：
[0013] 本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)試裝置與方法，能夠精確而便捷地測(cè)定塊狀、顆粒狀 或粉末狀的有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料的體積變化率。該測(cè)試裝置與方法通過(guò)測(cè)定相變材料發(fā)生 相變前后引起的連通容器一端的水位高低變化，并結(jié)合不同溫度時(shí)水的體積變化，測(cè)定出 一定質(zhì)量或體積的有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料相變前后的體積變化率。該測(cè)試裝置與方法的工作 原理簡(jiǎn)單、測(cè)試精度高、操作方便。
[0014] 連通容器根據(jù)U型管原理設(shè)計(jì)，測(cè)試時(shí)將相變材料放在連通容器液位較低的一端 并封閉端口，根據(jù)連通容器中開(kāi)口的較高液位端的液面高度變形測(cè)試出相變材料發(fā)生相變 前后引起的體積變化值。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1【附圖說(shuō)明】連通容器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2【附圖說(shuō)明】本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0017] 一：本實(shí)施方式的它包括連通容器10、水浴加熱裝置11、固定支架 13和激光位移傳感器12 ;
[0018] 所述激光位移感應(yīng)器12固定在固定支架13上，所述連通容器10設(shè)置在水浴加熱 裝置11內(nèi)部；
[0019] 其中，所述連通容器10包括豎立的圓形細(xì)管1、水平布置的底部連通細(xì)管2、豎立 的圓形粗管3、開(kāi)口細(xì)管4、密封蓋5、溫度傳感器6、橡膠塞7、塑料片8和紗網(wǎng)9 ;
[0020] 所述圓形細(xì)管1和圓形粗管3通過(guò)底部連通細(xì)管2相互連通；所述圓形粗管3的 頂部開(kāi)有兩個(gè)孔，其中，一個(gè)孔采用密封蓋5進(jìn)行密封，另一孔連通有開(kāi)口細(xì)管4,所述開(kāi)口 細(xì)管4采用橡膠塞7進(jìn)行密封；
[0021] 所述有機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料通過(guò)紗網(wǎng)9設(shè)置在圓形粗管3內(nèi)，并且固定在密封蓋5 的底部而不會(huì)漂浮到開(kāi)口細(xì)管4中；所述溫度傳感器6固定在圓形粗管3內(nèi)記錄包含有機(jī) 類相變儲(chǔ)熱材料的整體液相體系的溫度變化；
[0022] 所述圓形細(xì)管1中水面上設(shè)有塑料片8。
[0023] 工作原理：?jiǎn)?dòng)水浴熱裝置11加熱連通容器10,導(dǎo)致水受熱膨脹以及有機(jī)類相變 儲(chǔ)熱材料相變膨脹。開(kāi)口細(xì)管4由橡膠塞7密封，體積只能在豎立的圓形細(xì)管1處產(chǎn)生膨 脹。利用固定在連通容器10內(nèi)的溫度傳感器6,記錄包含相變儲(chǔ)熱材料的整體液相體系的 溫度變化；在圓形細(xì)管1中的水面上放置塑料片8,激光位移感應(yīng)器12固定在固定支架13 上，通過(guò)激光位移傳感器12測(cè)試塑料片8在相變材料發(fā)生相變前后的高度變化即可換算出 相變材料產(chǎn)生的體積變形。
【具體實(shí)施方式】 [0024] 二：本實(shí)施方式與一不同的是：所述開(kāi)口細(xì)管4直徑 小于圓形粗管3直徑。
[0025] 其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0026] 三：本實(shí)施方式與一或二不同的是：所述開(kāi)口細(xì)管4 的高度大于密封蓋5的高度30~50mm。
[0027] 其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
【具體實(shí)施方式】 [0028] 四：本實(shí)施方式與一至三之一不同的是：所述連通容 器10的材質(zhì)是玻璃或工程塑料。
[0029] 其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0030] 【具體實(shí)施方式】五：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是：一種有機(jī)相 變儲(chǔ)熱材料體積變形的測(cè)試方法，其特征在于它按以下