材料热力学参数测量设备和测量方法技术

本发明专利技术公开了一种材料热力学参数测量设备和测量方法，包括箱体，样品容器，加热装置，第一传感器，第二传感器和采集装置，箱体可绝热以适于形成绝热空间；样品容器设于绝热空间；加热装置设于绝热空间，加热装置适于对测试样品加热；第一传感器设于样品容器内，第一传感器适于监测测试样品的温度并产生第一温度信号；第二传感器适于绝热空间，第二传感器适于监测绝热空间的温度并产生第二温度信号；加热装置、第一传感器、第二传感器与采集装置电性相连，采集装置适于采集加热装置的电压、加热装置的电流、第一温度信号、第二温度信号并记录时间信息。本发明专利技术的材料热力学参数测量设备操作简单、测量时间短、测量精度高。设备操作简单、测量时间短、测量精度高。设备操作简单、测量时间短、测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
材料热力学参数测量设备和测量方法


[0001]本专利技术涉及材料热力学参数测量
，具体地，涉及一种材料热力学参数测量设备和应用该测量设备的测量方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学设备，燃料电池在运行时会伴随发热现象，为了更好了解燃料电池的运行特性，需要对燃料电池中材料的比热容、相变焓等热力学参数进行测量。相关技术中，热力学参数主要通过示差扫描量热法研究测量，这种测量方法主要用于实验室试验，且存在操作复杂、耗时长、测量误差较大的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术实施例提出一种材料热力学参数测量设备，该材料热力学参数测量设备操作简单、测量时间短、测量精度高。
[0005]本专利技术实施例还提出一种应用上述测量设备的材料热力学参数测量方法。
[0006]本专利技术实施例的材料热力学参数测量设备包括：箱体，所述箱体可绝热以适于在所述箱体内形成绝热空间；样品容器，所述样品容器设于所述绝热空间的中部位置，所述样品容器适于放置测试样品；加热装置，所述加热装置设于所述绝热空间，所述加热装置适于对所述测试样品加热；第一传感器，所述第一传感器设于所述样品容器内，所述第一传感器适于监测所述测试样品的温度并产生第一温度信号；第二传感器，所述第二传感器设于所述绝热空间的中部位置，所述第二传感器适于监测所述绝热空间的温度并产生第二温度信号；采集装置，所述加热装置、所述第一传感器、所述第二传感器与所述采集装置电性相连，所述采集装置适于采集所述加热装置的电压、所述加热装置的电流、所述第一温度信号、所述第二温度信号并记录时间信息。
[0007]本专利技术实施例的材料热力学参数测量设备操作简单、测量时间短、测量精度高。
[0008]在一些实施例中，所述加热装置包括加热丝，所述加热丝缠绕在所述样品容器的外周侧，所述加热丝适于加热所述样品容器内的所述测试样品。
[0009]在一些实施例中，材料热力学参数测量设备包括电源，所述电源与所述加热装置、所述第一传感器、所述第二传感器、所述采集装置电性相连，所述电源适于供电。
[0010]在一些实施例中，所述电源为恒压电源或恒流电源或恒功率电源。
[0011]在一些实施例中，材料热力学参数测量设备包括连接件，所述连接件的一端与所述样品容器相连，所述连接件的另一端与所述箱体相连，所述连接件适于将所述样品容器固定在所述绝热空间内。
[0012]在一些实施例中，材料热力学参数测量设备包括处理装置，所述处理装置与所述采集装置电性相连，所述处理装置适于接收所述加热装置的电压、所述加热装置的电流、所
述第一温度信号、所述第二温度信号、所述时间信息以计算所述测试样品的固态比热容和/或固液相变焓和/或液态比热容。
[0013]本专利技术实施例的材料热力学参数测量方法包括以下步骤：将标准样品放在样品容器内，运行设备并采集所述标准样品的测量参数；通过所述标准样品的测量参数计算整体环境吸热系数k
e
；将测试样品放在样品容器内，运行设备并采集所述测试样品的测量参数；通过所述测试样品的测量参数和所述整体环境吸热系数k
e
计算所述测试样品的热力学参数。
[0014]在一些实施例中，所述整体环境吸热系数k
e
通过以下公式计算获得：式中：Q0为总输入热量；Q
e
为整体环境吸收热量；Q1为标准样品吸收热量；c
e
为整体环境等效比热容；m
e
为整体环境等效质量；k
e
为整体环境吸热系数；
∆
T
e
为整体环境温度变化值；c1为标准样品比热容；m1为标准样品质量；
∆
T1为标准样品温度变化值；U为加热装置输入电压； I为加热装置输入电流；t0为测试起始时间；t1为测试终止时间。
[0015]在一些实施例中，所述热力学参数包括固态比热容和液态比热容，所述固态比热容和所述液态比热容通过以下公式获得：式中：c
p
为测试样品比热容；Q0为总输入热量；Q
e
为整体环境吸收热量；m
p
为测试样品质量；
∆
T
p
为测试样品温度变化值；t
x
为测试起始时间；t
y
为测试终止时间；k
e
为整体环境吸热系数；
∆
T
e
为整体环境温度变化值；U为加热装置输入电压； I为加热装置输入电流。
[0016]在一些实施例中，所述热力学参数包括固液相变焓，所述固液相变焓通过以下公式获得：式中：
∆
H为固液相变焓；Q0为总输入热量；Q
e
为整体环境吸收热量；m
p
为测试样品质量；t
x
为测试起始时间；t
y
为测试终止时间；k
e
为整体环境吸热系数；
∆
T
e
为整体环境温度变化值；U为加热装置输入电压； I为加热装置输入电流。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的材料热力学参数测量设备的整体结构示意图。
[0018]图2是图1中材料热力学参数测量设备的标准样品测试示意图。
[0019]图3是图1中材料热力学参数测量设备的测试样品测试示意图。
[0020]图4是测试样品测试的温度时间曲线示意图。
[0021]附图标记：箱体1；样品容器2；第一传感器3；加热装置4；第二传感器5；采集装置6；电源7；标准样品8；测试样品9。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]如图1至图3所示，本专利技术实施例的材料热力学参数测量设备包括箱体1，样品容器2，加热装置4，第一传感器3，第二传感器5和采集装置6。
[0024]箱体1可绝热以适于在箱体1内形成绝热空间。如图1所示，箱体1可以为方形箱体，箱体1可以由绝热材料加工成型，由此，箱体1的内部空间可以形成绝热空间，从而避免了外界环境对测试的影响。
[0025]样品容器2设于绝热空间的中部位置，样品容器2适于放置测试样品9。样品容器2可以安装在箱体1的绝热空间内，例如，样品容器2可以悬吊在绝热空间内。样品容器2的顶部可以为敞口，测试时，可以将测试样品9放入样品容器2内。
[0026]加热装置4设于绝热空间，加热装置4适于对测试样品9加热。加热装置4可以为电加热装置，也可以为辐射加热装置，加热装置4可以对测试样品9加热，从而为测试提供热能。
[0027]第一传感器3设于样品容器2内，第一传感器3适于监测测试样品9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料热力学参数测量设备，其特征在于，包括：箱体，所述箱体可绝热以适于在所述箱体内形成绝热空间；样品容器，所述样品容器设于所述绝热空间的中部位置，所述样品容器适于放置测试样品；加热装置，所述加热装置设于所述绝热空间，所述加热装置适于对所述测试样品加热；第一传感器，所述第一传感器设于所述样品容器内，所述第一传感器适于监测所述测试样品的温度并产生第一温度信号；第二传感器，所述第二传感器设于所述绝热空间的中部位置，所述第二传感器适于监测所述绝热空间的温度并产生第二温度信号；采集装置，所述加热装置、所述第一传感器、所述第二传感器与所述采集装置电性相连，所述采集装置适于采集所述加热装置的电压、所述加热装置的电流、所述第一温度信号、所述第二温度信号并记录时间信息。2.根据权利要求1所述的材料热力学参数测量设备，其特征在于，所述加热装置包括加热丝，所述加热丝缠绕在所述样品容器的外周侧，所述加热丝适于加热所述样品容器内的所述测试样品。3.根据权利要求1所述的材料热力学参数测量设备，其特征在于，包括电源，所述电源与所述加热装置、所述第一传感器、所述第二传感器、所述采集装置电性相连，所述电源适于供电。4.根据权利要求3所述的材料热力学参数测量设备，其特征在于，所述电源为恒压电源或恒流电源或恒功率电源。5.根据权利要求1所述的材料热力学参数测量设备，其特征在于，包括连接件，所述连接件的一端与所述样品容器相连，所述连接件的另一端与所述箱体相连，所述连接件适于将所述样品容器固定在所述绝热空间内。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的材料热力学参数测量设备，其特征在于，包括处理装置，所述处理装置与所述采集装置电性相连，所述处理装置适于接收所述加热装置的电压、所述加热装置的电流、所述第一温度信号、所述第二温度信号、所述时间信息以计算所述测试样品的固态比热容和/或固液相变焓和/或液态比热容。7.一种基于权利要求1
‑
6中任一项所述的材料热力学参数测量设备的材料热力学参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：将标准样品放在样品容器内，运行设备并采集所述标准样品的测量参数；通过所述标准样品的测量参数计算整体环境吸热系数k
e
；将测试样品放在样品容器内，运行设备并采集所述测试样品的测量参数；通过所述测试样品的测量参数和所述整体环境吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福瑶，刘昊，李道喜，干志强，方亮，刘品阳，刘飞，王杰，李震康，夏丰杰，刘真，
申请(专利权)人：武汉绿动氢能能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：