一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置及方法，装置包括液压系统、上水池、下水池、密封罐四部分。液压系统包括油箱、液位传感器、液压泵、驱动电机、单向阀、调压阀、截止手阀、压力传感器、橡胶皮囊；上水池包括上水槽、上冷热交换机、上温度传感器；下水池包括下水槽、下冷热交换机、下温度传感器；密封罐包括导热上盖、导热下盖、陶瓷管壁、螺栓、流体入口单向阀、流体出口单向阀、流体入口堵头、流体出口堵头。本发明专利技术装置具备在多种温度、压力条件下开展相变材料、相变材料与增强导热纳米粉末混合物的一维热交换相变过程测试及材料性能评估，具有测量精准、连续采集、自动化程度高、通用性强等优点。

A testing device and method for one-dimensional heat exchange transformation process of waxy phase change materials

【技术实现步骤摘要】
一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置及方法
本专利技术属于相变驱动
，具体涉及一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置及方法。
技术介绍
相变驱动是一种利用材料在固-液相变过程中产生的体积变化实现对外做功的驱动方式，其中，相变材料是实现相变驱动的关键，相变材料在相变温度点附近吸收足够热量后从固相转变为液相并实现体积膨胀，或释放足够热量后从液相转变为固相并实现体积缩小。相变驱动不需要额外电源或控制单元，仅依靠环境温度变化便可完成驱动过程，节约了电能并且具有输出驱动力大的特点，近年来，已受到航空航天、海洋、医疗等领域的关注，在深海潜器浮力调节系统、航天器微动机构、医疗微动针头等装置上得到初步应用。相变材料根据其物理和化学性质大致可分为：蜡质类、醋酸类、水合盐类、熔融盐类、金属或合金等。在诸多相变材料中，蜡质类相变材料以其相变温度可选范围广、相变潜热高、无毒、无腐蚀性，具有较稳定的物化性能等优点，在航空航天、海洋、医疗领域是优先选用的相变材料。针对相变驱动，相变材料的体积变化率是首要性能评价指标，此外，通常采用在相变材料中添本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，包括液压系统(1)、上水池(2)、下水池(3)和密封罐(4)四部分，所述液压系统(1)包括油箱(11)、液位传感器(12)、液压泵(13)、驱动电机(14)、单向阀(15)、调压阀(16)、截止手阀(17)、压力传感器(18)和橡胶皮囊(19)；所述上水池(2)包括上水槽(21)、上冷热交换机(22)和上温度传感器(23)；所述下水池(3)包括下水槽(31)、下冷热交换机(32)和下温度传感器(33)；所述密封罐(4)包括导热上盖(41)、导热下盖(42)、陶瓷管壁(43)、螺栓(44)、流体入口单向阀(45)、流体出口单向阀(46...

【技术特征摘要】
1.一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，包括液压系统(1)、上水池(2)、下水池(3)和密封罐(4)四部分，所述液压系统(1)包括油箱(11)、液位传感器(12)、液压泵(13)、驱动电机(14)、单向阀(15)、调压阀(16)、截止手阀(17)、压力传感器(18)和橡胶皮囊(19)；所述上水池(2)包括上水槽(21)、上冷热交换机(22)和上温度传感器(23)；所述下水池(3)包括下水槽(31)、下冷热交换机(32)和下温度传感器(33)；所述密封罐(4)包括导热上盖(41)、导热下盖(42)、陶瓷管壁(43)、螺栓(44)、流体入口单向阀(45)、流体出口单向阀(46)、流体入口堵头(47)和流体出口堵头(48)；
所述液压系统(1)的油箱(11)与液压泵(13)入口油路相连，液压泵(13)出口油路与单向阀(15)进口相连，单向阀(15)出口分为两条支路，分别与调压阀(16)的进口和截止手阀(17)的进口相连，调压阀(16)的出口油路返回至油箱(11)，截止手阀(17)的出口油路依次与压力传感器(18)和橡胶皮囊(19)相连，所述驱动电机(14)驱动液压泵(13)运行；
所述上水池(2)的上水槽(21)内注有水，上温度传感器(23)监测上水槽(21)内水的温度，上冷热交换机(22)依据上温度传感器(23)获取的水温数据，实时进行水温补偿，保持上水槽(21)内水温为设定目标温度值T1；
所述下水池(3)的下水槽(31)内注有水，下温度传感器(33)监测下水槽(31)内水的温度，下冷热交换机(32)依据下温度传感器(33)获取的水温数据，实时进行水温补偿，保持下水槽(31)内水温为设定目标温度值T2；
所述密封罐(4)的导热上盖(41)、导热下盖(42)、陶瓷管壁(43)组成承压密封腔体；所述密封罐(4)的承压密封腔体内装有水、相变材料(7)、橡胶皮囊(19)和液压油(5)；在密封罐(4)内，所述相变材料(7)浮于密封罐内的水上部，相变材料(7)与密封罐内的水存在液体分界面(8)；导热上盖(41)与相变材料(7)的接触面为上导热界面(411)，导热下盖(42)与密封罐内的水的接触面为下导热界面(421)；所述橡胶皮囊(19)完全浸没在密封罐内的水中，液压系统(1)、橡胶皮囊(19)内填充液压油(5)，所述液压油(5)与密封罐内的水由橡胶皮囊(19)物理隔离；所述油箱(11)、密封罐(4)安放在下水池(3)中；所述上水池(2)与导热上盖(41)进行热交换，所述下水池(3)与导热下盖(42)、油箱(11)进行热交换。


2.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述上水池(2)布置于密封罐(4)顶部，上水槽(21)底部与导热上盖(41)顶部端面接触。


3.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述橡胶皮囊(19)安装于导热下盖(42)回转轴线处并置于密封罐(4)内；单向阀(15)用于防止液压油(5)反向回流至液压泵(13)，调压阀(16)用于调节并保持橡胶皮囊(19)的充油压力为设定值p0，截止手阀(17)用于关断橡胶皮囊(19)以保持橡胶皮囊(19)内的液压油(5)体积恒定；压力传感器(18)用于监测橡胶皮囊(19)的充油压力p0。


4.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述相变材料(7)为相变温度介于0℃至100℃之间，密度小于1g/cm-3且不溶于水的蜡质类材料，其中，蜡质类材料由石蜡材料、正十七烷、正十六烷、正十五烷、正十四烷的一种或几种组成。


5.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述导热上盖(41)、导热下盖(42)为回转阶梯圆柱结构并在圆周面设计有沟槽，沟槽内设有密封圈(410)实现承压密封腔体的径向密封；导热上盖(41)、导热下盖(42)在端面边缘处圆周均布螺栓安装孔并采用螺栓(44)与陶瓷管壁(43)紧固连接。


6.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述导热下盖(42)设置有流体入口(422)、流体出口(423)；水、相变材料(7)经流体入口(422)注入密封罐(4)内，同时密封罐(4)内的空气在水、相变材料(7)液体注入密封罐(4)过程中经流体出口(423)排出；流体入口(422)内安装有流体入口单项阀(45)，流体出口(423)内安装有流体出口单项阀(46)；所述流体入口单项阀(45)、流体出口单项阀(46)用于保持流体单向流动；流体入口堵头(47)安装于导热下盖(42)端面以密闭流体入口(422)，流体出口堵头(48)安装于导热下盖(42)端面以密闭流体出口(423)。


7.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述陶瓷管壁(43)为绝热陶瓷制成的圆管结构且其回转轴线沿竖直方向布置，能够避免密封罐(4)沿圆周向发散或吸收热量；相变材料(7)在上导热界面(411)、液体分界面(8)与外界产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚楠，刘崇义，王树新，张宏伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12