本发明专利技术涉及一种相变储能材料自动化热循环实验装置及方法，该实验装置包括恒温冷热介质浴模块、控制模块、检测模块和换热模块，由第一温控仪控制恒温冷热介质浴模块的冷热介质温度，由第二温控仪控制换热模块对待测相变储能材料试样进行冷、热循环，由检测模块的计数器自动记录循环次数，由温度巡检仪记录相变温度。本发明专利技术完全实现相变储能材料自动化循环过程，可缩短循环实验时间，记录循环次数，并实时采集相变材料温度变化情况，极大提高了相变储能材料热循环实验效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热循环实验装置及方法，特别是关于一种相变储能材料自动化热循环的实验装置。
技术介绍
相变储能材料即潜热储能材料。材料由固态向液态或液态向固态转变称之为相变，相变时会发生热能转变。当相变材料达到相变温度时，会通过吸收或释放热量保持温度恒定。相变储能材料由于其特殊的热工性能，在航空航天、建筑、服装加工、太阳能等领域得到越来越广泛的应用。在实际应用中，相变储能材料的热稳定性是其耐久性的重要指标。在对导热性能影响不大的情况下，用热性能稳定的相变材料具有重要的经济价值和意义。在相变储能材料的使用过程中，由于相变材料不断发生凝固/熔化循环，常伴随着一定的体积变化，热性能退化，影响材料的热稳定性。因此，在实际利用相变材料之前，为了确保相变材料的长期使用性能，研究相变材料在经历多次凝固/熔化循环后的热稳定性是很有必要的。通常，研究相变材料加速热循环的手段是将相变材料盛于容器内，再置入烘箱或热箱熔化，待熔化完全后再将其置入冷箱凝固，这样作为一个循环，如此重复几百数千次。用这种方法进行相变材料热循环加速实验效率较低，工作强度较高，往往由于实验周期长而不能进行较多次数的实验。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种相变储能材料自动化热循环实验装置和方法，它可自动对相变材料进行热循环实验，记录循环次数，并实时采集相变材料温度变化情况，极大提高了热循环实验效率。该装置可满足相变温度为_60°C 260°C的相变材料热循环实验。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种相变储能材料自动化热循环实验装置，它包括恒温冷热介质浴模块、控制模块、检测模块和换热模块；所述恒温冷热介质浴模块包括第一温控仪、分隔的冷介质浴缸和热介质浴缸、冷介质浴温度探头、热介质浴温度探头；所述冷、热介质浴温度探头均由第一温控仪导线控制连接，并且探测端分别伸入到对应的冷、热介质浴中；所述控制模块包括第二温控仪、试样温度探头、冷介质泵、热介质泵、冷回路电磁阀、热回路电磁阀；所述换热模块包括试样管、换热筒；所述试样温度探头探测端伸入到试样管中，试样管装有试样部分置于换热筒内；所述检测模块包括温度巡检仪、计数器；所述试样温度探头、冷介质泵、热介质泵，冷回路电磁阀、热回路电磁阀均由第二温控仪导线控制连接；所述冷介质泵、热介质泵、冷回路电磁阀、热回路电磁阀分别通过水管对应地连接在冷介质浴缸、热介质浴缸与换热筒之间；所述温度巡检仪同时导线控制连接所述试样温度探头，所述计数器导线连接到所述冷介质泵或热介质泵上。其中所述第一温控仪为多路恒温控制仪，所述第二温控仪为冷暖温度控制仪。所述冷、热介质泵为隔膜泵或磁力泵中的一种。所述冷、热回路电磁阀为常闭型电磁阀。所述计数器为电子累计计数器。特别的，所述冷、热介质浴缸成套装方式，在其中内部的介质浴缸壁上固定有半导 体制冷片，所述半导体制冷片连接到所述第一温控仪，且冷端朝向并接触冷介质浴，热端朝向并接触热介质浴缸。所述半导体制冷片有多片，多片半导体制冷片之间以冷面贴热面堆叠的形式逐级串联。本专利技术另一目的在于提供一种相变储能材料自动化热循环实验方法。该实验方法使用前述装置，首先启动第一温控仪，设置热介质浴温度和冷介质浴温度，运行保持热、冷流体介质在设定温度；熔化后的待测试样品灌入试样管，插入试样温度探头，启动第二温控仪，将略高于相变储能材料的相变温度设置为上限温度，将略低于相变储能材料的相变温度设置为下限温度;启动温度巡检仪和电子累计计数器，同时启动第二温控仪运行开关；试样温度探头将检测的试样温度传递给第二温控仪，若温度低于设定的下限温度，第二温控仪启动热介质泵和热回路电磁阀输送热流体介质至换热筒内，对其中试样管进行换热使试样熔化；当试样温度探头检测到的温度高至设定的上限温度时，第二温控仪启动冷介质泵和冷回路电磁阀输送冷流体介质对试样进行换热使试样凝固；循环该过程，用电子累计计数器依据循环介质泵通断电次数进行记录，记录次数即为相变循环次数；温度巡检仪对试样温度变化进行实时记录。该实验方法中，所述第二温控仪的上限温度和下限温度与相变储能材料的相变温度相差不大于10°c ;所述流体介质为水、防冻液或油，所述第一温控仪设置的热介质浴温度高于第二温控仪设置的上限温度，第一温控仪设置的冷介质浴温度低于第二温控仪设置的下限温度。采取以上技术方案的本专利技术，具有如下优点1、本专利技术由于同时设置了冷、热两介质浴，可同时根据需要加热或制冷，而节省单一的介质浴由冷至热的等待过程，或由热至冷的等待过程。2、本专利技术采用半导体制冷片，利用其一面制冷一面制热的特性，同时制热或制冷，代替分立的加热系统和制冷系统，可大大提高结构的紧凑性、可靠性和用电效率。3、本专利技术利用流体介质对流换热系数大于在空气中的对流换热系数的特性，采用水、油、防冻液等流体介质浴。4、利用冷(热)泵的开启次数，记录热循环次数，并实时采集相变材料温度变化情况，极大地提高了热循环实验效率。附图说明图I是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术通过建立一个自动热循环体系，实现对相变储能材料的热稳定性研究。本专利技术设计的体系包括装置和方法两部分，基于如下考虑基于相变材料在流体介质(水、防冻液或油等)中的对流换热系数大于在空气中的对流换热系数的特性，因此利用冷、热介质浴进行凝固和熔化循环实验。基于半导体制冷片的“珀尔帖效应”，利用其一面制冷一面制热的特性，代替分立的加热系统和制冷系统。利用与温控仪连接的冷、热介质浴温度探头，获取冷、热介质浴中的温度，当温度达不到预设温度时，启动半导体制冷片进行制冷或加热。利用与插入试样中的温度探头连接的温控仪，控制冷介质泵和热介质泵以及回路电磁阀，当试样内温度低于或高于设定温度时，启动热介质泵或冷介质泵以及回路电磁阀，输送流体介质对试样进行加热或冷却。把这一次开启热介质泵(或冷介质泵)到下一次再次开启算作一次相变循环，利用计数器，对介质泵通断电次数进行记录，该次数即为相变循环次数。利用并联在试样温度探头上的温度巡检仪对试样相变温度进行实时记录，可帮助分析相变材料相变温度特性，如相变温度、相变潜热等。因此，本专利技术提供的装置基本设置了如下几部分模块恒温冷热介质浴模块、控制模块、检测模块以及换热模块。具体讲，如图I所示，恒温冷热介质浴模块由第一温控仪I、热介质浴温度探头2、冷介质浴温度探头3、热介质浴缸4、冷介质浴缸5、半导体制冷片6组成。第一温控仪I为多路恒温控制仪，其通过导线(图I中，细线表示导线连接)分别连接热介质浴温度探头2和冷介质浴温度探头3 ;热介质浴温度探头2和冷介质浴温度探头3的探测端分别插入到热介质浴缸4和冷介质浴缸5内。热介质浴缸4和冷介质浴缸5内分别装有热、冷流体介质，可以为水、防冻液或油等构成热、冷介质浴，且热介质浴缸4和冷介质浴缸5呈套装形式，谁在内谁在外并无限制(图I以热介质浴缸4在外，冷介质浴缸5在内形式作为示例)。在其中内部的介质浴缸(图I显示为冷介质浴缸5)壁上，固定有几片半导体制冷片6，半导体制冷片6的冷面朝向并接触冷介质浴，热面朝向并接触热介质浴，并通过导线连接到第一温控仪I (图中未示)。根据实际制冷制热功率需求，可将两片或多片半导体制冷片6联用，多片半导体制冷片6本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李清海，周全，郭红斌，李东旭，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：
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