[发明专利]用于相变材料储放热循环性能测试的程序控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于相变材料储放热循环性能测试领域，具体涉及一种用于相变材料储放热循环性能测试的程序控制系统及其方法。

背景技术

储热技术可有效缓解热能供求在时间、地点及强度上不匹配的矛盾，提高热能利用效率。相比显热储热技术，相变储热技术具有储热密度高、储放热过程近乎等温、体积变化小、维护简单以及储热系统结构紧凑等优点，可用于回收工业余热而进行移动式供热，也可用于电子器件冷却、太阳能热利用、建筑及航空航天等领域。

相变(储热)材料的储放热循环稳定性能、耐热性能及可靠性对相变储热技术的高效应用至关重要，因此在相变储热系统运行前对相变材料进行多次储放热循环稳定性能、耐热性能及可靠性测试具有重要意义。

目前用于相变材料储放热循环稳定性能和耐热性能的测试装置主要有两类，第一类装置的特征在于，首先将相变材料储存容器置于高温环境中使相变材料熔化储热，达到储热的目的，储热完成后移入低温环境中冷却凝固，达到放热的目的，如此循环，这类装置的不足在于相变材料储存容器在移动过程中受外界环境影响及人为因素等影响测试准确性，且操作复杂、测试效率低；第二类装置的特征在于，将相变材料储存容器置于恒温环境中，通入高温流体使相变材料熔化储热，储热完成后通入低温流体使相变材料凝固放热，如此循环，这类装置的主要局限在于只能采用不同温度的同种液体作为高温流体和低温流体，缩小了相变材料储放热测试的温度范围。

发明内容

本发明针对已有测试系统和技术的不足，提出一种用于相变材料储放热循环性能测试的程序控制系统及其方法

本发明的技术方案如下：

本发明首先公开了一种用于测试相变材料储放热循环性能的程序控制系统，包括高温恒温浴、低温恒温浴、高温流体循环夹套、低温流体循环夹套、绝热隔板、自动升降杆、程序控制器、数据采集仪、相变材料试样管；高温恒温浴通过循环管路与高温流体循环夹套相连；低温恒温浴通过循环管路与低温流体循环夹套相连；高温流体循环夹套与低温流体循环夹套在竖直方向上叠加放置，且两个夹套内的空间互相连通；该连通空间内设置有相变材料试样管；自动升降杆与相变材料试样管连接，相变材料试样管在所述连通空间内可上下移动；程序控制器分别与高温恒温浴、低温恒温浴、自动升降杆和数据采集仪电连接,程序控制器控制高温恒温浴、低温恒温浴、自动升降杆的启停；高温流体循环夹套和低温流体循环夹套之间通过绝热隔板隔开。

优选的，所述的高温恒温浴与高温流体循环夹套相连的管路上设置有入口电磁阀Ⅰ和出口电磁阀Ⅰ；所述的低温恒温浴与低温流体循环夹套相连的管路上设置有入口电磁阀Ⅱ和出口电磁阀Ⅱ；所述的入口电磁阀Ⅰ、出口电磁阀Ⅰ、入口电磁阀Ⅱ和出口电磁阀Ⅱ受程序控制器控制调整各自开度。

优选的，高温流体循环夹套和低温流体循环夹套为一体化设计，相变材料试样管外侧设有升降槽道，自动升降杆和相变材料试样管外侧的升降槽道相匹配，实现相变材料试样管和高温流体循环夹套及低温流体循环夹套的内壳的无缝隙接触。实现相变材料试样管和高温流体循环夹套及低温流体循环夹套的内壳的无缝隙接触，提高了换热效率。

优选的，高温流体循环夹套和低温流体循环夹套的外壳通过绝热材料加工制成，弱化甚至消除了高温恒温流体及低温恒温流体和周围环境之间的传热；高温流体循环夹套和低温流体循环夹套的内壳通过导热材料加工制成。强化了相变材料和高温恒温流体及低温恒温流体之间的传热，提高了测试效率和准确性。

优选的，所述系统中相变材料试样管底部设置有绝热底板，弱化甚至消除了相变材料第二次及后续储热中和低温流体循环夹套之间的换热。

本发明还公开了一种应用所述系统的用于相变材料储放热循环性能测试的程序控制方法，其特征在于：

将相变材料装入相变材料试样管并加盖绝热密封盖，然后将相变材料试样管放入高温流体循环夹套并固定；开启高温恒温浴，待高温恒温流体达到设定温度时，程序控制器控制入口电磁阀Ⅰ和出口电磁阀Ⅰ打开，高温恒温流体进入高温流体循环夹套，加热相变材料使其熔化储热，当相变材料温度达到高于其熔点的设定值时，视为其完全熔化，完成储热；

程序控制器控制入口电磁阀Ⅰ和出口电磁阀Ⅰ关闭，控制自动升降杆下降，将相变材料试样管下移至低温流体循环夹套，控制入口电磁阀Ⅱ和出口电磁阀Ⅱ打开，低温恒温流体进入低温流体循环夹套，冷却相变材料使其凝固放热；当相变材料温度达到低于其凝固温度的设定值时，视为其完全凝固，完成放热，