多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法，系统的第一测试管路上包括若干储液装置，第二测试管路包括取样口、温度传感器、带有温度传感器的水浴箱、压力测试装置、带有温度传感器的加热器；第一辅助测试管路上包括流量计、取样口、液位计和搅拌装置，第二辅助测试管路包括动力泵。本发明专利技术通过重力作用使管内工质自主流动避免外加机械或电力器件的干扰，设置不同的储液池高度来提供多级重力以控制工质流速，通过第一测试管路上的温度传感器和取样口对工质进行测量和取样。

【技术实现步骤摘要】
多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法
本专利技术属于液体工质热管理性能测试领域，具体涉及一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法。
技术介绍
目前，热管理技术被应用的领域越来越多，如汽车发动机机舱热管理、飞机综合机电系统的热管理、潜艇舱室热管理及电动汽车的动力电池热管理等。采用热管理技术后能够使热管理对象所处的温度处于控制温度范围内，从而明显提高舱室环境的舒适性、提升热管理对象的性能指标或延长使用寿命等。由于应用于不同领域或场合的热管理系统都需要依靠自身所用的工质来实现热管理效果，因此热管理系统的性能与热管理系统的工质关系重大。现有的热管理系统和方法主要有空气冷却，固体相变材料冷却和液体循环冷却。空气冷却又分为空气自然对流冷却和空气强制对流冷却，借助空气的流动来对高温表面或高温的空间进行降温，其工作原理是通过冷空气与高温表面或高温空间进行对流换热，从而实现降温目的。但是，空气自身热容较小单位体积的空气能够容纳的热量有限且空气自身的导热性能较差，因此无论是空气的自然对流和强制对流，热管理性能均较差。特别是动力电池、电子芯片等在工作时产生的热量较大，空气冷却热管理性能难以满足要求。热管理技术中的固体相变材料冷却包括纯相变材料冷却和复合相变材料冷却，主要是指将相变材料做成定型的状态，即将相变材料与定型的泡沫金属、碳架或其他导热系数较高的材料进行复合。复合后的材料既具备较大的相变储热能力又具有优良的导热性能。如，有学者用大分子烯烃嵌段共聚物结合碳纳米片形成聚合物网络包覆石蜡，复合相变材料具备高导热、柔性，同时克服了泄露的问题。但是定型相变材料由于流动性受到限制，应用场合受到很大限制，实际的应用中并不普及。液体冷却式热管理技术是指以水或相变乳液(还包括相变胶囊乳液)为工质，利用水和相变乳液流动性好且热容量大的优点对特定对象进行热管理。特别是相变乳液兼具流动性好和相较于水有更高的热容作为热管理系统的工质被研究的越来越多。以相变乳液为工质的热管理系统其性能指标的优劣直接受到乳液性能(包括升温速率、导热、储热、均匀性等)的影响，而测试获得准确的乳液样品的性能指标对于评估乳液的性能，进而判断基于乳液的热管理系统的性能至关重要。现有的针对相变乳液性能测试的系统存在着测试精度不高或测试样品与测试参数不匹配的问题，特别是当相变乳液管内流动时能够实时测量相变乳液温度并取样测试其他性能指标，现有技术难以实现。现有的测试技术还多是依靠外加动力泵使乳液在管内循环流动，通过测试不同工质的性能来定量比较相变乳液的性能。但是动力泵的抽吸和叶轮的旋转不仅会对乳液的结构造成破坏导致测试困难，还会增加乳液的扰动导致乳液温度升高造成测试数据失准并增加功耗。另外，现有的测试系统或方法主要通过改变动力泵的功率来改变管内乳液的流动情况，功率不同时同一样品测试所获得的数值也可能差异较大。因此，目前仍然缺少一种能够避免动力泵等器件干扰且精度较高、能够在管内工质流动时实时取样的依靠不同重力控制流速的测试工质热管理性能的系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法。本专利技术的测试系统依靠不同大小的重力作用使管内工质自然流动，并能在流动过程中测试工质的热管理性能和工况，主要包含主测试部分和辅助测试部分。本专利技术所采用的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其包括依次首尾相连并共同构成循环回路的第一测试管路、第二测试管路、第一辅助测试管路和第二辅助测试管路；所述第一测试管路上包括若干储液装置，每个储液装置距离第一测试管路的高度不同且均通过带有控制阀的管路与第一测试管路相连通；所述第二测试管路为竖直的管道，管内工质的流动方向为由上至下；沿工质流动方向，所述第二测试管路依次设有第一取样口、第一温度传感器、带有第二温度传感器的水浴箱、第一压力测试装置、第三温度传感器、第二取样口、带有第四温度传感器的加热器、第五温度传感器、第二压力测试装置和第三取样口；沿管内工质的流动方向，所述第一辅助测试管路上依次设有第一流量计、第四取样口、液位计、第二流量计、第五取样口和搅拌装置，所述第二辅助测试管路上依次设有第六取样口、动力泵和第七取样口。作为优选，所述水浴箱为恒温水浴箱，加热器为恒定功率加热器。作为优选，所有所述储液装置之间均通过带有控制阀的管路连通。作为优选，所有取样口上均分别设有取样器。作为优选，所有温度传感器均分别通过数据传输线与数据采集仪连接，将温度传感器采集到的信号通过数据采集仪实时显示。作为优选，沿工质流动方向，所述若干储液装置距离第一测试管路的高度依次递减。作为优选，所述第一流量计和第二流量计均为电磁流量计。作为优选，所述搅拌装置为设有搅拌器的搅拌池。作为优选，所述第一压力测试装置和第二压力测试装置均为压力变送器。第二方面，本专利技术提供了一种基于上述任一所述多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统测试液体工质热管理性能的方法，其具体如下：根据流速设定值，使待测试的液体工质从目标高度的储液装置中流入第一测试管路；液体工质沿着第一测试管路流入第二测试管路，在第二测试管路中通过重力作用由上至下流动，并依次经过第一取样口、第一温度传感器、带有第二温度传感器的水浴箱、第一压力测试装置、第三温度传感器、第二取样口、带有第四温度传感器的加热器、第五温度传感器、第二压力测试装置和第三取样口；通过第一取样口对液体工质的初始状态取样测试，通过第一温度传感器对液体工质的初始温度进行测量；通过水浴箱对液体工质进行保温处理，使得进入加热器中的液体工质初始温度相同，通过第二温度传感器实时监测水浴箱中液体工质的变化情况；所述加热器用于模拟待通过液体工质进行热管理的目标对象，通过第四温度传感器实时监测液体工质流经加热器前后加热器的温度变化情况；通过第一压力测试装置和第二压力测试装置测量液体工质流经加热器前后的压力变化情况；通过第三温度传感器和第五温度传感器测量液体工质流经加热器前后的温度变化；通过第二取样口和第三取样口对液体工质取样以测试液体工质流经加热器前后的状态变化情况；液体工质从第二测试管路流出后进入第一辅助测试管路，并依次经过第一流量计、第四取样口、液位计、第二流量计、第五取样口和搅拌装置；通过液位计判断液体工质在第一辅助测试管路内的流动状态，通过定期开启搅拌装置以避免液体工质结块凝结；液体工质随后通过动力泵的作用经由第二辅助测试管路抽吸回第一测试管路中，用于液体工质热管理性能指标的下次测量；若液体工质的热管理性能指标能够经由第二测试管路的各装置测量获得，则无需开启第一辅助测试管路上的各装置。本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：1)本专利技术在第一测试管路上设有多个高度不同的储液装置以提供给管内工质流动的动力，高度不同则工质流动的动力不同，工质的流动速度也会大小不同；通过选择合适高度的储液装置来控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，包括依次首尾相连并共同构成循环回路的第一测试管路(3)、第二测试管路(4)、第一辅助测试管路(14)和第二辅助测试管路(15)；/n所述第一测试管路(3)上包括若干储液装置，每个储液装置距离第一测试管路(3)的高度不同且均通过带有控制阀的管路与第一测试管路(3)相连通；/n所述第二测试管路(4)为竖直的管道，管内工质的流动方向为由上至下；沿工质流动方向，所述第二测试管路(4)依次设有第一取样口(19-1)、第一温度传感器(17-1)、带有第二温度传感器(17-2)的水浴箱(5)、第一压力测试装置(6-1)、第三温度传感器(17-3)、第二取样口(19-2)、带有第四温度传感器(17-4)的加热器(7)、第五温度传感器(17-5)、第二压力测试装置(6-2)和第三取样口(19-3)；/n沿管内工质的流动方向，所述第一辅助测试管路(14)上依次设有第一流量计(8)、第四取样口(19-4)、液位计(9)、第二流量计(11)、第五取样口(19-5)和搅拌装置(12)，所述第二辅助测试管路(15)上依次设有第六取样口(19-6)、动力泵(16)和第七取样口(19-7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，包括依次首尾相连并共同构成循环回路的第一测试管路(3)、第二测试管路(4)、第一辅助测试管路(14)和第二辅助测试管路(15)；
所述第一测试管路(3)上包括若干储液装置，每个储液装置距离第一测试管路(3)的高度不同且均通过带有控制阀的管路与第一测试管路(3)相连通；
所述第二测试管路(4)为竖直的管道，管内工质的流动方向为由上至下；沿工质流动方向，所述第二测试管路(4)依次设有第一取样口(19-1)、第一温度传感器(17-1)、带有第二温度传感器(17-2)的水浴箱(5)、第一压力测试装置(6-1)、第三温度传感器(17-3)、第二取样口(19-2)、带有第四温度传感器(17-4)的加热器(7)、第五温度传感器(17-5)、第二压力测试装置(6-2)和第三取样口(19-3)；
沿管内工质的流动方向，所述第一辅助测试管路(14)上依次设有第一流量计(8)、第四取样口(19-4)、液位计(9)、第二流量计(11)、第五取样口(19-5)和搅拌装置(12)，所述第二辅助测试管路(15)上依次设有第六取样口(19-6)、动力泵(16)和第七取样口(19-7)。


2.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述水浴箱(5)为恒温水浴箱，加热器(7)为恒定功率加热器。


3.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所有所述储液装置之间均通过带有控制阀的管路连通。


4.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所有取样口上均分别设有取样器。


5.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所有温度传感器均分别通过数据传输线与数据采集仪(21)连接，将温度传感器采集到的信号通过数据采集仪(21)实时显示。


6.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，沿工质流动方向，所述若干储液装置距离第一测试管路(3)的高度依次递减。


7.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述第一流量计(8)和第二流量计(11)均为电磁流量计。


8.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述搅拌装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜，张学军，江龙，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33