[发明专利]一种测试相变储热材料稳定性的一体化装置及方法

说明书

本发明公开了一种测试相变储热材料稳定性的一体化装置及方法。所述装置应用于测试相变储热材料稳定性。该装置包括反应釜、加热/冷却油浴、电磁阀、真空泵、保护气体循环泵、保护气体罐、DSC差示扫描量热仪、X射线多晶衍射仪、红外光谱仪、控制台、温度采集卡、数据采集处理系统。利用反应釜提供测试空间；利用加热/冷却油浴循环定温熔化与凝固材料；利用真空泵、保护气体循环泵、保护气体罐提供保护气体环境；利用控制台控制测试循环过程；利用温度采集卡记录循环过程中材料的温度变化；利用测量装置测量材料经多次循环后的相变焓与相变温度、晶体结构、分子结构与化学成分；利用数据采集处理系统处理温度信息采集卡、测量装置传回的数据信息。

技术领域

本发明属于相变储热材料的性能测试领域，具体涉及一种用于中低温相变储热材料循环稳定性、热稳定性、化学稳定性的一体化测试装置及方法。

背景技术

相变储热材料逐渐被广泛应用于工业余热利用、电力错峰调节、建筑节能、电子热管理等场合。在实际使用过程中相变储热材料循环地充热熔化与放热凝固，其性能会随着循环次数的增加而下降，同时循环过程中气体氛围对相变储热材料性能产生相应影响，循环稳定性是选择相变储热材料时的重要指标。相变储热材料在不同热熔化温度与时间下吸热熔化后保持储热能力的热稳定性，以及保持分子结构与化学成分稳定的化学稳定性也是选择合适相变储热材料的重要指标。通过一体化测试装置选择循环稳定性、热稳定性与化学稳定性合适的相变储热材料是在工业上运用的重要前提。

目前针对相变储热材料的稳定性的测试常用设备是在试管或坩埚中加热熔化后室温自然冷却，没有严格控制测试气体氛围，没有实现定温加热与定温冷却，没有一体化测量相变储热材料的循环稳定性、热稳定性、化学稳定性。

发明内容

本发明针对上述技术难点与实际要求，提出了一种用于相变储热材料稳定性在控制气体环境与定温加热冷却的一体化测量装置及方法，利用反应釜上部真空腔体抽真空后通入循环保护气体，测试空气环境与循环保护气体环境对循环稳定性、热稳定性、化学稳定性的影响；利用在控制台控制下的加热油浴自动定时通入指定温度的热油到反应釜油腔实现对相变储热材料的控时控温加热熔化；利用在控制台控制下的冷却油浴在加热熔化过程结束后自动定时通入指定温度的冷油到反应釜油腔实现对相变储热材料的控时控温冷却凝固；加热熔化与冷却凝固时顶盖热电偶记录相变储热材料温度变化数据经温度信息采集卡传回数据采集处理系统处理；加热熔化与冷却凝固结束，反应釜自动输送样本到测量系统测量相变储热材料样本相变温度相变焓、晶体结构、分子结构与化学成分数据，测量数据传回数据采集处理系统。

本发明公开了一种测试相变储热材料稳定性的一体化装置，包括反应釜、加热油浴、冷却油浴、电磁阀、保护气体循环泵、保护气体罐、真空泵、DSC差示扫描量热仪、X射线多晶衍射仪、红外光谱仪、控制台、温度采集卡和数据采集处理系统；

反应釜上设有若干真空腔，真空腔底部设有用于装载相变储热材料的试管，试管内装载相变储热材料；所述加热油浴与冷却油浴通过管路与电磁阀连接；电磁阀通过管路与反应釜的油腔相连，所述真空泵通过管路与反应釜的真空腔连通；所述保护气体罐、保护气体循环泵和反应釜的真空腔顺次相连；

所述DSC差示扫描量热仪、X射线多晶衍射仪、红外光谱仪分别测量经反应釜熔化凝固后相变储热材料的相变温度相变焓、晶体结构、分子结构与化学成分；

所述的控制台分别与电磁阀、真空泵、保护气体循环泵通过信号线连接；数据采集处理系统通过信号线分别与控制台、DSC差示扫描量热仪、X射线多晶衍射仪、红外光谱仪相连。

优选的，所述的反应釜下部为油腔，油腔底部中央有一放油口，油腔下部设有两个进油口，油腔上部设有两个出油口；且出油口与进油口交叉布置，油腔顶部同上盖密封连接；上盖插有热电偶测量油腔油温，真空腔布置在上盖上，真空腔顶部盖有顶盖；顶盖插有用于测量相变储热材料熔化凝固时温度变化的热电偶和测量真空腔压力的压力表，顶盖布置有真空泵连接口、循环保护气体进气口、循环保护气体出气口。