一种电热转化效率测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电热转化效率测量装置及测量方法，其中一种电热转化效率测量装置包括夹具、电能检测电路、温度传感器、容器、搅拌器和绝热箱，将被测电加热器件的样品通过所述夹具固定在盛装被加热液体的所述容器中，且完全浸没在所述被加热液体中，所述样品与所述电能检测电路连接，所述电能检测电路包括电源、开关、电流表和电压表，所述电流表用于测量并显示流经所述样品的电流，所述电压表用于测量并显示施加于所述样品的电压，所述温度传感器设置在所述容器中，所述温度传感器用于测量并显示所述被加热液体的平均温度，所述容器设置在所述绝热箱中。测量原理简单直接，结果真实可靠，操作方便，测量成本低廉。测量成本低廉。测量成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种电热转化效率测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及电加热器
，特别是涉及一种电热转化效率测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]在生活中，电加热器件作为常见的生活、生产、科研用具而被大量的生产售卖，评价电加热器件的性能优劣通常包括升温时间的快慢、平衡温度的高低，以及电热转化效率的高低。前两种性能通常可以根据升温曲线进行测量得到，但是电热转化效率至今没有一种标准的公认的测量方法。
[0003]电热转化效率即电加热器件在消耗一定的电能时，电能转化为热能的比例，比例越高代表能源利用率越高、越节能，有利于减少碳排放。由于目前缺少合理的测量方法和测量装置，市面上的电加热器件商家对于电热转化效率的宣传可信度较低，使消费者不能顺利选取更节能的电加热器件，有时会承担不必要的损失。
[0004]现有技术一：国家标准GB/T 7287
‑
2008《红外辐射加热器试验方法》中公开了两种测量电热辐射转化效率的方法。一种是电热辐射转化效率等于辐射出射度与辐射面积的乘积再除以电功率；一种是转化率正比于辐射面温度的四次方与环境温度四次方的差值。两种方法可以覆盖朗伯辐射体和灰体型辐射体的电热辐射转化效率。但是具有局限性，其一是电热辐射转化效率不等同于电热转化效率，热能的传递方式包括热传导、热辐射和对流，而此两种方法都只涉及了辐射热能，而忽略了另外两种热传递方式，其得到的数值比实际的电热转化效率偏小；其二是这两种方法的都依赖较高难度的计算，比如辐射面温度可能不均匀，辐射面的形状可能不平整不规则，这些现实中经常发生的情况都为计算带来了不便。
[0005]现有技术二：发表于Chemical Engineering Journal的论文A shape
‑
stable phase change composite prepared from cellulose nanofiber/polypyrrole/polyethylene glycol for electric
‑
thermal energy conversion and storage使用了一种方法计算电热储存效率。使用公式η＝m*ΔH/W计算电能储存在化学分子中的相变化学能的比例，其中η为电热储存效率，m为分子质量，ΔH为单位质量分子发生相变所吸收的能量，W为消耗的电能，其原理是电能转化为热能，热能使分子发生相变并储存在分子之中。这种方法也具有局限性，其一是能量经过两步转化才储存在分子之中，其计算值可能与真实电热转化效率不同；其二是分子的数量限制了电加热器的体积，如果电加热器的发热面积相对较大，则需要制备大量的化学分子进行储热测量，无疑提高了成本。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种电热转化效率测量装置及测量方法。
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提出一种电热转化效率测量装置，包括夹具、电能检测
电路、温度传感器、容器和绝热箱，被测电加热器件的样品通过所述夹具固定在盛装被加热液体的所述容器中，且完全浸没在所述被加热液体中，所述样品与所述电能检测电路连接，所述电能检测电路用于检测所述样品所消耗的电能，所述温度传感器设置在所述容器中，所述温度传感器的检测端浸没在所述被加热液体中，所述温度传感器用于测量并显示所述被加热液体的平均温度，所述容器设置在所述绝热箱中，所述电能检测电路包括电源、开关和电能检测装置，所述电源连接在所述样品的两端，所述开关串联设置在所述电源与所述样品连接的电路中，所述电能检测装置电性连接所述电源与所述样品连接的电路中。
[0008]进一步地，所述电能检测装置包括电能表、电度表、功率检测装置其中的一种或多种，所述功率检测装置包括功率表和/或电流表和电压表，所述功率表电性连接所述电源与所述样品连接的电路中，所述功率表用于测量并显示所述样品的功率，所述电流表串联设置在所述电源与所述样品连接的电路中，所述电流表用于测量并显示流经所述样品的电流，所述电压表连接在所述样品的两端，所述电压表用于测量并显示施加于所述样品的电压。
[0009]进一步地，所述被加热液体为去离子水、无机物的水溶液、有机物及其溶液、硅油、乙醇、乙二醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或液晶分子中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述温度传感器为温度计、热电偶、红外测温仪或红外热成像仪中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述电源为直流电源、交流电源、太阳能电源、蓄电池、燃料电源或无线传输电源中的一种或多种。
[0012]进一步地，还包括所述搅拌器，所述搅拌器设置在所述容器中，所述搅拌器用于搅拌所述被加热液体，所述搅拌器为磁力搅拌器、涡轮式搅拌器、旋桨式搅拌器、人力搅拌、机械振动和超声波中的一种或多种。
[0013]第二方面，提供了一种电热转化效率测量方法，包括步骤：将被测电加热器件的样品完全浸入被加热液体，并使用夹具固定，关闭绝热箱，记录被加热液体的质量、比热容和初始平均温度，接通被测电加热器件样品两端的电源，记录接通电源的起始时刻；持续通电，使样品对被加热液体加热，实时观察并记录电能检测装置的读数，关闭电源，记录关闭电源的时刻，计算样品总通电时间：t1‑
t0，t0为接通电源的起始时刻，t1为关闭电源的时刻；记录被加热液体被加热结束时的平均温度，计算被加热液体所吸收的热能：Q＝m*c
liquid
*(T1‑
T0)，m为被加热液体的质量，c
liquid
为比热容，T0初始平均温度，T1记录被加热液体被加热结束时的平均温度；通过电能检测装置读出总电能；计算得到电热转化效率：η＝Q/W，W为总电能，Q为被加热液体所吸收的热能。
[0014]进一步地，还包括实时观察并记录电流表和电压表中的读数，实时功率：P(t)＝U(t)*I(t)，U(t)为电压表的实时读数，I(t)为电流表的实时读数；或从功率表读出实时功率；计算被测电加热器件的样品所消耗的总电能：P(t)为实时功率，t0为接通电源的起始时刻，t1为关闭电源的时刻。
[0015]进一步地，样品浸入被加热液体，样品各处与被加热液体各边界的最小距离至少为10mm。
[0016]进一步地，在样品对被加热液体加热时，启动搅拌器总时长至少为30秒，将被加热
液体搅拌均匀，使被加热液体内部各处温度相等。
[0017]综上，本专利技术通过提供一种测量原理简单直接，结果真实可靠，操作方便，测量成本低廉，且不限制电加热器形状和尺寸的电热转换效率测量装置及方法。兼容性和可扩展性强，可以根据被测的样品的尺寸形状选择容器的尺寸形状，根据电加热器件的工作温度范围选择不同的被加热液体。有利于规范现有电加热器行业关于电热转化效率的测量和宣传，对于节能减排有重要意义。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电热转化效率测量装置，其特征在于：包括夹具、电能检测电路、温度传感器、容器和绝热箱，被测电加热器件的样品通过所述夹具固定在盛装被加热液体的所述容器中，且完全浸没在所述被加热液体中，所述样品与所述电能检测电路连接，所述电能检测电路用于检测所述样品所消耗的电能，所述温度传感器设置在所述容器中，所述温度传感器的检测端浸没在所述被加热液体中，所述温度传感器用于测量并显示所述被加热液体的平均温度，所述容器设置在所述绝热箱中，所述电能检测电路包括电源、开关和电能检测装置，所述电源连接在所述样品的两端，所述开关串联设置在所述电源与所述样品连接的电路中，所述电能检测装置电性连接所述电源与所述样品连接的电路中。2.根据权利要求1所述的一种电热转化效率测量装置，其特征在于：所述电能检测装置包括电能表、电度表、功率检测装置其中的一种或多种，所述功率检测装置包括功率表和/或电流表和电压表，所述功率表电性连接所述电源与所述样品连接的电路中，所述功率表用于测量并显示所述样品的功率，所述电流表串联设置在所述电源与所述样品连接的电路中，所述电流表用于测量并显示流经所述样品的电流，所述电压表连接在所述样品的两端，所述电压表用于测量并显示施加于所述样品的电压。3.根据权利要求1所述的一种电热转化效率测量装置，其特征在于：所述被加热液体为去离子水、无机物的水溶液、有机物及其溶液、硅油、乙醇、乙二醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或液晶分子中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种电热转化效率测量装置，其特征在于：所述温度传感器为温度计、热电偶、红外测温仪或红外热成像仪中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种电热转化效率测量装置，其特征在于：所述电源为直流电源、交流电源、太阳能电源、蓄电池、燃料电源或无线传输电源中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种电热转化效率测量装置，其特征在于：还包括所述搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，吕宣德，孙文波，韩银龙，王晓白，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：