[发明专利]一种相变储能材料剩余蓄热量的测定装置及其测量方法

权利要求书

1.一种相变储能材料剩余蓄热量的测定装置，包括保温箱，其特征在于：

保温箱内布置有加热装置、换热循环水管路、进水测温装置、出水测温装置和相变储能材料测温装置，进水测温装置和出水测温装置分别设置于保温箱内部换热循环水管路的进水口和出水口，相变储能材料测温装置用于测量待测相变储能材料的温度，加热装置用于对待测相变储能材料加热；设置耗电测量装置记录加热装置的耗电量；

保温箱外表面设有外表面测温装置，用于测量保温箱的散热量；

保温箱外部设有与换热循环水管路连通的外部水路，所述外部水路中设有流量计。

2.根据权利要求1所述的相变储能材料剩余蓄热量的测定装置，其特征在于：所述加热装置为电阻丝。

3.根据权利要求2所述的相变储能材料剩余蓄热量的测定装置，其特征在于：所述耗电测量装置为与电阻丝相连的电表。

4.根据权利要求1所述的相变储能材料剩余蓄热量的测定装置，其特征在于：所述外部水路包括排气阀、进水三通阀、流量计、水泵、恒温水箱、冷水机和出水控制阀，其中进水三通阀安装在保温箱外的进水口一侧，流量计安装在进水三通阀的前端，水泵安装在流量计5的前端，水泵6的另一端与恒温水箱的出水口相连，排气阀安装在保温箱外的出水口一侧，出水控制阀安装在排气阀的后端，出水控制阀的另一端与冷水机，冷水机的后端与恒温水箱的进水口相连。

5.根据权利要求4所述的相变储能材料剩余蓄热量的测定装置，其特征在于：所述恒温水箱内设有恒温水箱测温装置。

6.根据权利要求1～5任一所述的相变储能材料剩余蓄热量的测定装置，其特征在于：所述保温箱为不透明金属箱体，箱体内壁安装有保温隔热材料。

7.一种相变储能材料剩余蓄热量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待测相变储能材料均匀布置在保温箱内，与加热装置紧密相连，保持换热循环水管路外壁与待测相变储能材料紧密接触，将相变储能材料测温装置布置在待测相变储能材料中部；

保持保温箱密闭，利用加热装置对待测相变储能材料加热，连续记录相变储能材料测温装置测得的温度，得到待测相变储能材料的起始温度T₁、相变温度T₂和终点温度T₃；

2)开启外部水路，使保温箱内的换热循环水管路充满净水，当相变储能材料测温装置测得的温度降至待测相变储能材料的起始温度T₁时，关闭外部水路；

3)继续利用加热装置对待测相变储能材料加热直至相变储能材料测温装置测得的温度达到待测相变储能材料的终点温度T₃时停止加热，过程中连续记录相变储能材料测温装置测得的温度、外表面测温装置测得的温度，利用耗电测量装置记录加热装置的耗电量Q_R，并记录加热总时长；

4)开启外部水路，连续记录进水测温装置测得的温度、出水测温装置测得的温度、相变储能材料测温装置测得的温度、外表面测温装置测得的温度以及外部水路中流量计测得流量瞬时值，当相变储能材料测温装置测得的温度降至待测相变储能材料的起始温度T₁时，关闭外部水路，并记录换热总时长；

5)按以下公式计算待测相变储能材料的总蓄热量Q_X：

Q_X＝η₁·Q_R·3600

其中，η₁为待测相变储能材料的蓄热效率；

6)按以下公式计算待测相变储能材料换热过程的剩余蓄热量Q_Left(t)瞬时值变化：

Q_Left(t)＝Q_X-q_s(t)-q_L(t)

其中，q_s(t)为待测相变储能材料在t时刻的累计换热释放热量，计算公式为：

qs(t)=(1/η2)·Σk=0t/ΔτkρcpVk(tok-tik)Δτk/1000/3600/3600]]>

其中，η₂为换热循环水管路的换热效率，ρ为水的平均密度，c_p为水的比热容，V_k为k时刻流量计测得的流量瞬时值，t_ok为k时刻出水测温装置测得的温度，t_ik为k时刻进水测温装置测得的温度，Δτ_k为k时刻时间间隔；

q_L(t)为保温箱在t时刻通过箱体表面耗散的热量累计值，计算公式为：

qL(t)=4.98·A1·Σk=0t/ΔτkΔτk·[(Twk+273100)4-(Tair-2.18+273100)4]]]>

其中，A₁为保温箱表面积，T_wk为k时刻外表面测温装置测得的温度，T_air为测试环境温度。