[发明专利]一种纤维集合体蓄热性能的测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种纤维集合体蓄热性能的测试装置及其测试方法，包括金属箱体，其特征在于，所述金属箱体具有金属内腔，箱体与内腔间具有保温层，加热模块固定在所述内腔侧部；装置设有两套温湿度传感器，第一套温湿度传感器设置于所述内腔中，固定在内腔杯盖底部，可探入金属内腔中的纤维集合体中；第二套温度传感器贴附于所述加热模块；金属内腔的侧壁、底部分别与真空泵、半导体制冷装置相连；温度控制模块分别通过导线连接加热模块及半导体制冷装置；数据采集模块分别通过导线连接真空泵、加热模块、半导体制冷装置及温湿度传感器；温度控制模块及数据采集模块能够与上位机通信。采用半导体制冷片来代替液氮制冷机以及用真空泵装置来代替氮气瓶的测试装置，以达到结构的精简化并节约能源。

技术领域

本发明涉及热分析领域，涉及一种测定相变材料蓄热能力，即材料在相变区域内保持一定温度时，吸收或者放出热量的分析设备以及其使用方法。

背景技术

在材料热分析领域，目前常用的量热分析方法是差示扫描量热法(differentialscanning calorimeter)简称DSC。是指在程序控制温度下，测量输入到物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术，可以用来测定热焓和比热容。其检测原理是，将参照物和测试样放入一个箱体中缓慢升温或降温，升、降温过程中，记录测试样与参照物吸收或放出热量的差值，再绘制出这个热量差值与温度的关系曲线，即DSC曲线。通过分析DSC曲线，可以了解到样品在升、降温过程中是否产生吸热或者放热现象，而且可以定量地测定出吸收或放出的热量多少。根据测量方法的不同可分为热流型和功率补偿型两种。

热流式是给定样品和参比物相同的功率下，测定样品和参比物两端的温差△T,根据热流方程，将温差换算成热量差作为信号输出。功率补偿型是指使式样和参比物始终保持相同的温度时样品和参比物两端所需的能量差，即通过功率补偿使式样和参比物的温度保持相同。

采用DSC的方法对材料进行热分析的仪器称为差示扫描量热仪，传统的差示扫描量热仪，在箱体内设置有两个样品单元，一个用于放置被测样品，另一个用于放置参照样品，两个单元均设置有温度探测部件。利用氮气钢瓶给样品提供环境保护，防止在加热过程当中样品发生氧化，并通过液氮制冷机来达到制冷效果。

由于传统的差示扫描量热仪的样品单元和参照单元的热交互作用，导致测量的热流并不能真正地反应样品的物性变化，且结构设置复杂；并且由于气体的流动对传热造成的影响会导致测量的结果有失精准，此外，依靠液氮制冷机对环境温度进行影响，无法实现降温过程中的精准测试，且降温效率低。

目前，除了DSC测量方法，参比温度法与卡计法也被应用于蓄热材料的热性能测试。其中参比温度法是将相变材料和水分别放置相同规格的试管内，并将试管放置于恒温水浴中进行升降温处理，并记录升温降温曲线，通过水和相变材料的升降温曲线

建立热力学方程得到材料的热物性。而卡计法是用卡计接受待测的热量，根据卡计的状态变化量及对已知电能或标准物质热的标定结果，确定待测物质释放或吸收热量。

但参比温度法需要对材料进行破碎，破坏了被试材料的完整性，并且试样受热不均匀会对实验结果造成一定的影响。而采用卡计法测量时，测试结果不够精确，材料的相变过程不易被观察，且卡计的设计主要是热设计，需要考虑到热损对实验结果的影响。

发明内容

本发明的目的是为克服上述问题，提出一种体积小巧、只设置一个样品单元的纤维集合体蓄热性能的测试装置，采用半导体制冷片来代替液氮制冷机以及用真空泵装置来代替氮气瓶的测试装置，以达到结构的精简化并节约能源。