一种相变材料热物性测量方法技术

本发明专利技术提供一种相变材料热物性测量方法，该方法包括：建立相变材料一维恒热流熔化过程理论分析模型，获取相变材料样品在恒定热流加热条件下的升温和熔化过程中的温度响应曲线，并利用理论分析模型计算得到相变材料的热物性质，热物性质包括：熔点、固相比热、液相比热、熔化潜热和热导率；本发明专利技术提供的测量方法具有装置简单、成本低的优点；测试速度快，一般10分钟左右即可完成测试；可以对宏观大样品进行测试，可以获得复合各向异性相变材料的宏观等效热物性；可以通过一次测量获得包括熔点、固相比热、液相比热、熔化潜热和热导率在内的多个重要热物性数据。

【技术实现步骤摘要】
一种相变材料热物性测量方法
本专利技术涉及材料热物性测量领域，尤其涉及一种相变材料热物性测量方法。
技术介绍
相变材料是一类在特定温度发生固液相变并吸收(或释放)大量相变潜热的材料，广泛应用于热能储存领域，以解决能量的供应与使用在时间上的不匹配问题，提升能源利用效率。比如，在太阳能热利用方面，相变材料可以将瞬时波动的太阳辐照部分储存起来，并以稳定的输出功率供给后续的使用，如发电、制冷、供给热水、热空气等。用电负荷在昼夜交替和四季循环中也会存在较大的波动，这对电网调度和电站运行都造成了不利影响。利用夜间低谷电制冷或制热并利用相变材料将冷量或热量储存起来以供给白天使用，可以有效缓解电网负载波动。此外，相变材料还在温度控制方面有着巨大的应用价值，如芯片冷却、智能恒温服装、室内温度调节等。获取相变材料的热物性是其得以应用的重要前提。相变材料热物性主要包括密度、熔点、比热、潜热、热导率、粘度、热膨胀系数等。目前，相变材料的主要相变物性(包括熔点、潜热和比热)的测量一般采用DSC差分扫描量热仪，而热导率的测量则一般使用HotDisk系列热导率分析仪。这些仪器均是从国外进口，其价格十分昂贵。比如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变材料热物性测量方法，其特征在于，包括：S1，获取相变材料样品在恒定热流加热条件下的升温和熔化过程中的温度响应曲线，所述相变材料样品熔化过程中的热量由加热片提供，所述加热片通过隔板为所述相变材料样品加热；S2，根据所述温度响应曲线中的第一拐点温度、所述加热片的加热功率、所述加热片的横截面积、所述隔板的厚度和所述隔板的热导率，获取所述相变材料样品的熔点，所述第一拐点温度表示所述相变材料样品开始熔化时对应的温度测点所测得的温度；和/或，根据所述相变材料样品熔化前和熔化后两个阶段的能量守恒公式，获取所述相变材料样品的固相比热和液相比热；和/或，根据所述相变材料样品熔化中的能量守恒公式，获取...

【技术特征摘要】
1.一种相变材料热物性测量方法，其特征在于，包括：S1，获取相变材料样品在恒定热流加热条件下的升温和熔化过程中的温度响应曲线，所述相变材料样品熔化过程中的热量由加热片提供，所述加热片通过隔板为所述相变材料样品加热；S2，根据所述温度响应曲线中的第一拐点温度、所述加热片的加热功率、所述加热片的横截面积、所述隔板的厚度和所述隔板的热导率，获取所述相变材料样品的熔点，所述第一拐点温度表示所述相变材料样品开始熔化时对应的温度测点所测得的温度；和/或，根据所述相变材料样品熔化前和熔化后两个阶段的能量守恒公式，获取所述相变材料样品的固相比热和液相比热；和/或，根据所述相变材料样品熔化中的能量守恒公式，获取所述相变材料样品的潜热吸热功率，并根据所述潜热吸热功率和所述相变材料样品的熔化时间，获取所述相变材料样品的熔化潜热；和/或，根据所述相变材料样品熔化中的温度响应曲线，在已知所述相变材料样品潜热吸热功率和所述相变材料样品熔化潜热的前提下，获取所述相变材料样品的液相热导率。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当获取到所述相变材料样品的潜热吸热功率并计算得到其熔化潜热后，根据如下公式获取所述相变材料样品的液相热导率：其中，表示所述相变材料样品熔化中的温升速率，qm表示相变材料样品吸收的潜热吸收功率，Ahs表示所述加热片的横截面积，ρl,PCM表示所述相变材料样品的液相密度，kl,PCM表示所述相变材料样品的液相热导率，ΔH表示所述相变材料样品的熔化潜热。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当获取所述相变材料样品的熔点时，所述根据所述温度响应曲线中的第一拐点温度、所述加热片的加热功率、所述加热片的横截面积、所述隔板的厚度和所述隔板的热导率，获取所述相变材料样品的熔点，具体公式如下：其中，Tm表示所述相变材料样品的熔点，Trefl，1表示所述第一拐点温度，qhs表示所述加热片的加热功率，Ahs表示所述加热片的横截面积，Lsp表示所述隔板的厚度，ksp表示所述隔板的热导率。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当获取所述相变材料样品的比热时，所述根据所述相变材料样品熔化前和熔化后两个阶段的能量守恒公式，获取所述相变材料样品的固相比热和液相比热，具体公式如下：所述相变材料样品熔化前的能量守恒公式为：所述相变材料样品熔化后的能量守恒公式为：其中，qhs表示所述加热片的加热功率，mhs表示所述加热片的质量，msp表示所述隔板的质量，mPCM表示所述相变材料样品的质量，cp,hs表示所述加热片的比热，cp,sp表示所述隔板的比热，cp,s,PCM表示所述相变材料样品的固相比热，cp,l,PCM表示所述相变材料样品的液相比热，表示所述相变材料样品熔化前的温升速率，表示所述相变材料样品熔化后的温升速率。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当获取所述相变材料样品的潜热吸热功率时，所述根据所述相变材料样品熔化中的能量守恒公式，获取所述相变材料样品的潜热吸热功率，具体计算公式为：所述相变材料样品熔化中的能量守恒公式为：其中，qhs表示所述加热片的加热功率，mhs表示所述加热片的质量，msp表示所述隔板的质量，mPCM表示所述相变材料样品的质量，cp,hs表示所述加热片的比热，cp,sp表示所述隔板的比热，cp,l,PCM表示所述相变材料样品的液相比热，表示所述相变材料样品熔化中的温升速率，qm表示相变材料样品吸收的潜热吸收功率。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述根据所述潜热吸热功率和所述相变材料样品的熔化时间，获取所述相变材料样品的熔化潜热，具体计算公式如下：其中，t1表示所述第一温度拐点的时间，t2表示所述温度响应曲线的第二温度拐点的时间，ΔH表示所述相变材料样品的熔化潜热。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小虎，刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11