[发明专利]一种相变蓄热装置的性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及性能测试设备领域，具体的说，是一种相变蓄热装置的性能测试方法。

背景技术

利用材料物相变化实现的相变蓄热技术因单位体积的蓄热密度大、蓄放热过程温度恒定、相变温度广等优点而成为最具发展前景的热能储存方式。而且，该技术还可被广泛应用于多个工程领域，如太阳能利用、工业余（废）热回收、电力的削峰填谷、电子器件冷却及工业和民用建筑、空调的节能等。

但是，相变蓄热技术普遍存在一个致命的缺点，即相变材料，尤其是有机类材料的低导热系数（有机类材料的通常小于0.2W/(m·K)，无机类的常小于0.5W/(m·K)）及由此导致装置蓄、放热速率的降低，这在很大程度上限制了这一技术的应用。因此，有关相变传热的强化技术已发展成为国内外传热和能源应用。

目前的研究中已出现多种有效的强化传热措施，如向相变材料中添加金属等高导热性物质、采用各种形式的肋片增大传热面积及相变材料的微封装技术等。但是，这些强化传热措施均没考虑相变传热本身的特性，在增强相变传热的同时，往往会随之出现一些其它问题，如导致蓄热密度的降低、蓄热装置体积、重量的增加等。因此，开展结合相变传热本身特性的强化传热研究十分必要。

在相变蓄热装置的强化传热研究过程中，需要对蓄热装置的性能进行试验并记录，因此蓄热装置性能测试方法的制定对后续研究起到至关重要的作用，不容小觑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变蓄热装置的性能测试方法，对蓄热装置的性能进行测试，以便于块状相变蓄热装置的强化传热研究。

本发明提供的一种相变蓄热装置的性能测试方法，采用相变蓄热装置性能测试系统对蓄热装置进行性能测试，所述相变蓄热装置性能测试系统包括由多个保温板合围形成一个矩形内腔的箱体以及分别安装在箱体上的PID温控系统、测温系统，所述PID温控系统包括通过信号线连接的加热板、交流接触器、温控仪表、感温探头，安装在箱体外部的温控仪表通过交流接触器连接设置在内腔一个竖直壁面上的加热板，用于监测加热板温度的感温探头的输出端接入温控仪表，所述测温系统的输入端固定于保温板上且用于测试箱体内腔的温度，所述测温系统包括依次连接的热电偶、数据采集系统、计算机以及与数据采集系统连接的数码相机；所述加热板作为唯一热源与蓄热装置的一侧接触，蓄热装置除设置热源的壁面以外的其余壁面均为绝热的测试面；所述相变蓄热装置的性能测试方法，是指在温度相对恒定的环境中进行操作，先将相变材料封装入蓄热装置，然后安装热源并绝热，再分别进行单点温度变化测试、相界面分布测试。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述将相变材料封装入蓄热装置具体是指先将固相材料加热并使其熔为液相，然后采用针管将液相材料分层注入蓄热装置，每次注入高度为6-8mm且等上一层液相材料完全凝固后，再进行下一层的注入。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述将相变材料封装入蓄热装置的过程中，最后一次注入液相材料后其顶部距离蓄热装置的顶部有2-5mm。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述安装热源并绝热，具体是指：待蓄热装置的固相材料充分冷却至设定温度后静置一段时间，先将加热板与蓄热装置的一个竖向设置的侧壁面紧紧贴合，再用保温层覆盖需要绝热的测试面。

为了更好的实现本发明，进一步地，在安装热源并绝热之后还应检测PID温控系统中加热板、交流接触器、温控仪表、感温探头彼此之间的线路是否连接良好。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述单点温度变化测试、相界面分布测试，具体包括以下步骤：

步骤A1：分别在各个测试面上对应设置呈矩阵式分布的测试点，每个测试点对应安装一个热电偶；

步骤A2：将各个热电偶分别接入数据采集系统，并检查数据采集系统与计算机是否连接良好；

步骤A3：准备就绪后，通过PID温控系统将热源温度调节至设定值，蓄热过程由此开始，初始阶段内热源的温度迅速升至设定值，然后保持不变；此过程中，热电偶以设定频率间隔采集对应测试点的温度信息。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤A3中设定频率是指采样周期为1min。

为了更好的实现本发明，进一步地，在步骤A3中，还需要按设定时刻取下一块保温板，用数码相机记录相变蓄热装置内的固-液相界面位置，拍照后立即将该保温板恢复至覆盖位置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明借助相变蓄热装置性能测试系统对相变蓄热装置进行性能测试，能采集单点温度变化情况和相界面分布变化情况的相关数据，方便后续研究。