一种相变材料冷热循环稳定性测试系统和测试方法技术方案

本申请提供了一种相变材料冷热循环稳定性测试系统和测试方法，测试系统包括循环模块、切换控制模块、过滤膜、第一样品池和第二样品池，第一样品池和第二样品池内设有相变材料，第一样品池和第二样品池的流入端和流出端设置有过滤膜，过滤膜可使换热介质通过且可阻挡相变材料通过，切换控制模块用于更改循环模块与第一样品池、第二样品池的管路连接方式，循环模块连接第一样品池和第二样品池，循环模块改变换热介质的状态参数以使相变材料吸热或放热。测试方法包括：换热介质经过循环模块提高温度和压力，使第二样品池内的相变材料吸热；换热介质经过循环模块降低压力和温度，使第一样品池内的相变材料放热等步骤。

A test system and method for thermal and cold cycle stability of phase change materials

【技术实现步骤摘要】
一种相变材料冷热循环稳定性测试系统和测试方法
本申请涉及但不限于材料测试领域，特别是一种相变材料冷热循环稳定性测试系统和测试方法。
技术介绍
相变材料是一种利用相变潜热实现能量的存储与释放的新型储能材料，将相变材料应用到建筑材料中，可有效减少室内能耗、节约能源，因此相变材料的应用十分广泛。相变材料的热性能主要通过储热能、相变温度、导热性能和稳定性等四个方面来表示，其中稳定性是指相变材料经过冷热循环后相变点和相变焓值的变化。一次冷热循环是指相变材料的一个熔化-凝固或凝固--熔化的过程，而A级相变材料的循环稳定性测试需要经过10000次循环，现有的稳定性测试系统或测试方法均是通过间接换热的方式，即将相变材料装在固定容器内，容器放在固定槽中，向固定槽内循环通入冷热液体，实现对相变材料的冷热交替。冷热源与相变材料不能直接接触，且换热面积小，因此实现一次冷热循环需要45～200min，非常耗时；冷热源分别放置，稳定性测试系统体积大，对冷热源一直恒温，浪费能源。
技术实现思路
本申请提供了一种相变材料冷热循环稳定性测试系统和测试方法，可加快稳定性测试速度。本申请提供了一种相变材料冷热循环稳定性测试系统，测试系统包括循环模块、切换控制模块、过滤膜、第一样品池和第二样品池，所述第一样品池和所述第二样品池内设有相变材料，所述第一样品池和所述第二样品池的流入端和流出端设置有所述过滤膜，所述过滤膜可使换热介质通过且可阻挡所述相变材料通过，所述切换控制模块用于更改所述循环模块与所述第一样品池、所述第二样品池的管路连接方式，所述循环模块连接所述第一样品池和所述第二样品池，所述循环模块改变所述换热介质的状态参数以使所述相变材料吸热或放热。本申请还提供了一种相变材料冷热循环稳定性测试方法，采用前述的相变材料冷热循环稳定性测试系统，测试方法包括以下步骤：换热介质经过循环模块提高温度和压力；换热介质经过第二样品池使第二样品池内的相变材料吸热；换热介质经过循环模块降低压力和温度；换热介质经过第一样品池使第一样品池内的相变材料放热；通过切换控制模块使上述循环路径反向进行。相比于现有技术，本申请具有以下有益效果：本申请提供的相变材料冷热循环稳定性测试系统，通过使用过滤膜，将相变材料与换热介质直接接触，增大换热面积，省去了传统技术中用于盛放相变材料的中间容器换热的恒温槽，大大加快了相变材料冷热循环的速度，进而加快了相变材料稳定性测试的速度。并且，由于省去了换热槽、冷源和热源的恒温槽，从而大大减小了测试系统整体的体积；省去了中间不必要的换热过程，从而提高了换热效率。此外，本申请提供的测试系统结构相对简单，工作可靠性高，使用寿命长，大大提高了该测试系统的实用性。本申请提供的相变材料冷热循环稳定性测试方法，整体流程便于自动化控制实现，有利于加快稳定性测试速度，缩短测试周期。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请实施例所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统第一样品池内相变材料放热、第二样品池内相变材料吸热时的结构示意图；图2为本申请实施例所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统第一样品池内相变材料吸热、第二样品池内相变材料放热时的结构示意图；图3为本申请实施例所述的相变材料冷热循环稳定性测试方法的流程示意图；图4为本申请实施例所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统的线路结构示意图一；图5为本申请实施例所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统的线路结构示意图二；图6为本申请实施例所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统的线路结构示意图三；图示说明：1-循环模块，11-涡轮式压缩机，12-减压膨胀阀，13-循环管路，14-恒温膨胀阀，2-切换控制模块，3-过滤膜，4-第一样品池，5-第二样品池，6-测温模块，61-测温元件。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本申请实施例提供了一种相变材料冷热循环稳定性测试系统，如图1至图2所示，测试系统包括循环模块1、切换控制模块2、过滤膜3、第一样品池4和第二样品池5，第一样品池4和第二样品池5内设有相变材料，第一样品池4和第二样品池5的流入端和流出端设置有过滤膜3，过滤膜3可使换热介质通过且可阻挡相变材料通过，切换控制模块2用于更改循环模块1与第一样品池4、第二样品池5的管路连接方式，循环模块1连接第一样品池4和第二样品池5，循环模块1改变换热介质的状态参数(流体形式，例如：气态和液体转变)以使相变材料吸热或放热。换热介质可在整个测试系统中(管路)自由流动，而相变材料被约束在第一样品池4和第二样品池5内，换热介质可直接进入第一样品池4和第二样品池5中与相变材料直接接触换热，以提高换热效率。具体地，通过过滤膜3对相变材料和换热介质加以区分，例如：过滤膜3上的孔直径大于换热介质的尺寸，且孔直径小于相变材料的尺寸。测试的具体方法为：如图3所示，换热介质经过循环模块1提高温度和压力；换热介质经过第二样品池5使第二样品池5内的相变材料吸热；换热介质经过循环模块1降低压力和温度；换热介质经过第一样品池4使第一样品池4内的相变材料放热；上述为一个完整的“第一样品池4相变材料放热，第二样品池5相变材料吸热”的过程。通过切换控制模块2使上述循环路径反向进行，即：换热介质经过循环模块1提高温度和压力；换热介质经过第一样品池4使第一样品池4内的相变材料吸热；换热介质经过循环模块1降低压力和温度；换热介质经过第二样品池5使第二样品池5内的相变材料放热；上述为一个完整的“第一样品池4相变材料吸热，第二样品池5相变材料放热”的过程。上述两个过程合在一起，即为一个完整的冷热循环。切换控制模块2有两种控制方式：一是自行设置冷热介质通过样品池的循环时间，并记录冷-热循环的次数，例如：完成一个冷热循环的时间为t1，测试装置进行测试的时间为t2，则t2/t1的数值即为已进行的冷热循环的次数；二是设置测温模块6，并通过测温模块6的反馈控制切换方向，并记录冷-热循环的次数，例如：测温模块6的某个测温元件测得该处的换热介质温度升高至a1，当该测温元件再次测得该处的换热介质温度升高至a1时，即为一个完整的冷热循环，最终测温元件测得的次数即为已进行的冷热循环的次数。本申请实施例将冷热源(即温度不同的换热介质)与相变材料直接接触，增大了换热面积，提高了换热效率，减少了换热时间；无冷热源的存储槽，装置体积小，节约能源，且能实现自动化循环。在一示例性实施例中，如图1至图2所示，循环模块1包括气体压缩机构、气体膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变材料冷热循环稳定性测试系统，其特征在于：包括循环模块、切换控制模块、过滤膜、第一样品池和第二样品池，/n所述第一样品池和所述第二样品池内设有相变材料，所述第一样品池和所述第二样品池的流入端和流出端设置有所述过滤膜，所述过滤膜可使换热介质通过且可阻挡所述相变材料通过，所述切换控制模块用于更改所述循环模块与所述第一样品池、所述第二样品池的管路连接方式，所述循环模块连接所述第一样品池和所述第二样品池，所述循环模块改变所述换热介质的状态参数以使所述相变材料吸热或放热。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变材料冷热循环稳定性测试系统，其特征在于：包括循环模块、切换控制模块、过滤膜、第一样品池和第二样品池，
所述第一样品池和所述第二样品池内设有相变材料，所述第一样品池和所述第二样品池的流入端和流出端设置有所述过滤膜，所述过滤膜可使换热介质通过且可阻挡所述相变材料通过，所述切换控制模块用于更改所述循环模块与所述第一样品池、所述第二样品池的管路连接方式，所述循环模块连接所述第一样品池和所述第二样品池，所述循环模块改变所述换热介质的状态参数以使所述相变材料吸热或放热。


2.根据权利要求1所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统，其特征在于，所述循环模块包括气体压缩机构、气体膨胀机构和循环管路，所述气体压缩机构设置在所述第一样品池一端和所述第二样品池一端相连的循环管路上，所述气体膨胀机构设置在所述第一样品池另一端和所述第二样品池另一端相连的循环管路上，
所述气体压缩机构用于提高换热介质的温度和压力，所述气体膨胀机构用于降低所述换热介质的压力，并使换热介质由液态变为气态。


3.根据权利要求2所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统，其特征在于，所述循环模块还包括恒温膨胀阀，
所述恒温膨胀阀设置在气体压缩机构所在的循环管路上。


4.根据权利要求2所述的相变材料冷热循环稳定性测试系统，其特征在于，所述气体压缩机构为涡轮式压缩机。

【专利技术属性】
技术研发人员：戚婷婷，陈红霞，李帆，张晓菲，杨正波，
申请(专利权)人：中建材创新科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11