[发明专利]一种相变材料冷热循环寿命测试装置与测试方法

说明书

本申请公开了一种相变材料冷热循环寿命测试装置与测试方法，涉及材料测试领域。其中该测试装置包括液体工作槽、液体循环系统和相变温度测定系统；所述液体工作槽用于放置相变材料或相变材料制品；所述液体循环系统用于向液体工作槽内交替更换两种不同温度的液体；所述相变温度测定系统用于测定并记录相变材料或相变材料制品的温度。本申请解决了现有测试装置和测试方法能耗高、效率低且操作繁琐的问题，实现了对相变材料冷热循环寿命有效且快速的测试。

技术领域

本申请涉及材料测试领域，具体涉及一种相变材料冷热循环寿命测试装置与测试方法。

背景技术

相变材料作为一种新型材料拥有较高的储能密度，通过物相变化吸收或释放热能。相变储热材料的研究和应用涉及材料学、太阳能、工程热物理、空调和采暖及工业废热利用等领域。相变材料按相变形式可以分为以下四类：(1)固-固相变；(2)固-液相变；(3)固-气相变；(4)液-气相变。由于固-气、液-气类在相变过程中产生气体，相变前后体积变化较大，因此很少有实际应用。常用的相变材料为“固-液相变”材料。相变贮热的效率明显高于显热贮热，如某些水合盐的单位贮热量约为水的7倍，卵石的12倍。以硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃·5H₂O)为相变材料贮存太阳能，其熔点为49℃，贮热容量为201J/g；硫酸钠(Na₂SO₄·10H₂O)为相变材料贮存太阳能，其熔点为32.4℃，贮热容量为125.6J/g。美国管道系统公司(Pipe System lnc.)以CaCl₂·6H₂O作为相变材料贮存太阳能，美国太阳能公司(Solarlnc.)以NaSO₄·10H₂O作为相变材料贮存太阳能，都是应用较成功的实例。

相变材料在使用过程中，随着冷热循环次数的增加会产生蓄热性能衰减的问题。相变蓄热(或蓄冷)材料在相变温度点上、下，经过冷热环境条件交替变化，会出现相变蓄热(或蓄冷)能力的衰减，引起储热(或蓄冷)能力下降。如何有效且快速测试相变材料的冷热循环寿命成为相变材料应用技术发展的重要问题。

相变材料的冷热循环寿命测试的常用方法有：第一种方法是让材料在冷热空气中循环，观测材料的变化和用温度传感器记录材料在吸热(或放热)过程中恒温平台时间的长短变化，以判断材料的使用寿命。该方法有效，但由于材料在空气环境中，空气和材料的热交换速度慢从而影响测试效率。第二种方法是将相变材料或其制品在冷、热液体中交换循环放置，使其放热和吸热进行循环相变，观察或测试材料的相变情况以确定材料的寿命。该方法测试效率高，但存在的问题是需要在两个容器中来回交换位置，带来不便、影响效率。第三种方法是将相变材料或制品放置在一个盛有液体的容器中，在该容器中对液体进行冷、热循环制冷与加热，使相变材料或制品吸放热循环，观察材料的循环寿命。这种方法能耗高且效率低。因此，开发低耗能、高效率、操作简单的相变材料冷热循环寿命测试方法及设备对相变材料的发展具有重要意义。

申请内容

本申请实施例通过提供一种相变材料冷热循环寿命测试装置与测试方法，解决了现有测试装置和测试方法能耗高、效率低且操作繁琐的问题，实现了对相变材料冷热循环寿命有效且快速的测试。

为达到上述目的，本申请主要提供如下技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种相变材料冷热循环寿命测试装置，包括液体工作槽、液体循环系统和相变温度测定系统；

所述液体工作槽用于放置相变材料或相变材料制品；

所述液体循环系统用于向液体工作槽内交替更换两种不同温度的液体；

所述相变温度测定系统用于测定并记录相变材料或相变材料制品的温度。

作为优选，所述液体循环系统包括两个恒温液体槽和控制系统；