[发明专利]一种固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量方法及系统，该方法的步骤包括：步骤S1：建立固液相变材料内部辐射导热耦合换热模型；步骤S2：在固液相变材料内部固相区和液相区分别布置一个热电偶，记录这两个测点在N个测量时刻的温度信息；步骤S3：计算两个测点位置随时间变化的温度；步骤S4：建立固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量的输入信号；步骤S5：构建固液相变材料导热系数和相变潜热测量的模糊推理单元，获得输入信号；步骤S6：构建分散模糊推理模块；步骤S7：更新导热系数和相变潜热。该系统用来实施上述方法。本发明具有原理简单、操作简便、能实现同时测量且抗误差干扰能力强等优点。

技术领域

本发明主要涉及到材料特性测量技术领域，特指一种固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量方法及系统。

背景技术

固液相变材料可以吸收大量热量并保持温度不变，目前已经被广泛应用于太阳能储能、系统散热等工程领域。固液相变材料的导热系数和相变潜热是材料的关键热物性参数，其准确测量对于储能系统和散热系统的优化设计和调控至关重要。

然而，固液相变材料的导热系数和相变潜热难以直接同时测量。现有测量技术存在误差大、同时测量难度高、材料状态限制等问题。因此，发展准确、便捷的固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量方法，对于提高新能源利用、节能环保等具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、能实现同时测量且测量精度高的固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量方法，其步骤包括：

步骤S1：建立固液相变材料内部辐射导热耦合换热模型，给定材料导热系数和相变潜热的初始猜测值其中，为固相材料导热系数的初始猜测值，为液相材料导热系数的初始猜测值，L⁰为相变潜热的初始猜测值；

步骤S2：在固液相变材料内部固相区和液相区分别布置一个热电偶，记录这两个测点在N个测量时刻的温度信息其中m＝1,2；n＝1,2,…,N；

步骤S3：基于固液相变材料内部辐射导热耦合换热模型，计算两个测点位置随时间变化的温度其中m＝1,2；n＝1,2,…,N；

步骤S4：根据两个测点温度的测量值和计算值建立固液相变材料导热系数和相变潜热同时测量的输入信号e_m,n，其中m＝1,2；n＝1,2,…,N；

步骤S5：构建固液相变材料导热系数和相变潜热测量的模糊推理单元FIU，获得输入信号e_m,n，作用下的推理结果d_m,n，其中m＝1,2；n＝1,2,…,N；

步骤S6：建立不同时刻、不同位置温度测量信息的综合加权机制，基于模糊推理单元和综合加权系数构建分散模糊推理模块；

步骤S7：根据分散模糊推理模块的输出结果更新导热系数和相变潜热检验迭代停止条件是否已经达到；如果满足停止条件，输出当前结果，否则，返回步骤S3对导热系数和相变潜热继续迭代更新。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1中固液相变材料内部辐射导热耦合换热模型，包括材料内部的导热和辐射换热两种换热方式，采用如下能量方程描述该换热过程：

其中，ρ、c和λ分别表示固液相变材料的密度、比热容和导热系数，T和t分别表示温度和时间，L和f_l分别表示材料的相变潜热和液相率；

其中表示辐射换热热流密度的散度，根据下式获得：