[发明专利]多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法，系统的第一测试管路上包括若干储液装置，第二测试管路包括取样口、温度传感器、带有温度传感器的水浴箱、压力测试装置、带有温度传感器的加热器；第一辅助测试管路上包括流量计、取样口、液位计和搅拌装置，第二辅助测试管路包括动力泵。本发明通过重力作用使管内工质自主流动避免外加机械或电力器件的干扰，设置不同的储液池高度来提供多级重力以控制工质流速，通过第一测试管路上的温度传感器和取样口对工质进行测量和取样。

技术领域

本发明属于液体工质热管理性能测试领域，具体涉及一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法。

背景技术

目前，热管理技术被应用的领域越来越多，如汽车发动机机舱热管理、飞机综合机电系统的热管理、潜艇舱室热管理及电动汽车的动力电池热管理等。采用热管理技术后能够使热管理对象所处的温度处于控制温度范围内，从而明显提高舱室环境的舒适性、提升热管理对象的性能指标或延长使用寿命等。由于应用于不同领域或场合的热管理系统都需要依靠自身所用的工质来实现热管理效果，因此热管理系统的性能与热管理系统的工质关系重大。现有的热管理系统和方法主要有空气冷却，固体相变材料冷却和液体循环冷却。空气冷却又分为空气自然对流冷却和空气强制对流冷却，借助空气的流动来对高温表面或高温的空间进行降温，其工作原理是通过冷空气与高温表面或高温空间进行对流换热，从而实现降温目的。但是，空气自身热容较小单位体积的空气能够容纳的热量有限且空气自身的导热性能较差，因此无论是空气的自然对流和强制对流，热管理性能均较差。特别是动力电池、电子芯片等在工作时产生的热量较大，空气冷却热管理性能难以满足要求。

热管理技术中的固体相变材料冷却包括纯相变材料冷却和复合相变材料冷却，主要是指将相变材料做成定型的状态，即将相变材料与定型的泡沫金属、碳架或其他导热系数较高的材料进行复合。复合后的材料既具备较大的相变储热能力又具有优良的导热性能。如，有学者用大分子烯烃嵌段共聚物结合碳纳米片形成聚合物网络包覆石蜡，复合相变材料具备高导热、柔性，同时克服了泄露的问题。但是定型相变材料由于流动性受到限制，应用场合受到很大限制，实际的应用中并不普及。

液体冷却式热管理技术是指以水或相变乳液(还包括相变胶囊乳液)为工质，利用水和相变乳液流动性好且热容量大的优点对特定对象进行热管理。特别是相变乳液兼具流动性好和相较于水有更高的热容作为热管理系统的工质被研究的越来越多。以相变乳液为工质的热管理系统其性能指标的优劣直接受到乳液性能(包括升温速率、导热、储热、均匀性等)的影响，而测试获得准确的乳液样品的性能指标对于评估乳液的性能，进而判断基于乳液的热管理系统的性能至关重要。

现有的针对相变乳液性能测试的系统存在着测试精度不高或测试样品与测试参数不匹配的问题，特别是当相变乳液管内流动时能够实时测量相变乳液温度并取样测试其他性能指标，现有技术难以实现。现有的测试技术还多是依靠外加动力泵使乳液在管内循环流动，通过测试不同工质的性能来定量比较相变乳液的性能。但是动力泵的抽吸和叶轮的旋转不仅会对乳液的结构造成破坏导致测试困难，还会增加乳液的扰动导致乳液温度升高造成测试数据失准并增加功耗。另外，现有的测试系统或方法主要通过改变动力泵的功率来改变管内乳液的流动情况，功率不同时同一样品测试所获得的数值也可能差异较大。因此，目前仍然缺少一种能够避免动力泵等器件干扰且精度较高、能够在管内工质流动时实时取样的依靠不同重力控制流速的测试工质热管理性能的系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法。本发明的测试系统依靠不同大小的重力作用使管内工质自然流动，并能在流动过程中测试工质的热管理性能和工况，主要包含主测试部分和辅助测试部分。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其包括依次首尾相连并共同构成循环回路的第一测试管路、第二测试管路、第一辅助测试管路和第二辅助测试管路；