[发明专利]一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置及方法

权利要求书

1.一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，包括液压系统(1)、上水池(2)、下水池(3)和密封罐(4)四部分，所述液压系统(1)包括油箱(11)、液位传感器(12)、液压泵(13)、驱动电机(14)、单向阀(15)、调压阀(16)、截止手阀(17)、压力传感器(18)和橡胶皮囊(19)；所述上水池(2)包括上水槽(21)、上冷热交换机(22)和上温度传感器(23)；所述下水池(3)包括下水槽(31)、下冷热交换机(32)和下温度传感器(33)；所述密封罐(4)包括导热上盖(41)、导热下盖(42)、陶瓷管壁(43)、螺栓(44)、流体入口单向阀(45)、流体出口单向阀(46)、流体入口堵头(47)和流体出口堵头(48)；

所述液压系统(1)的油箱(11)与液压泵(13)入口油路相连，液压泵(13)出口油路与单向阀(15)进口相连，单向阀(15)出口分为两条支路，分别与调压阀(16)的进口和截止手阀(17)的进口相连，调压阀(16)的出口油路返回至油箱(11)，截止手阀(17)的出口油路依次与压力传感器(18)和橡胶皮囊(19)相连，所述驱动电机(14)驱动液压泵(13)运行；

所述上水池(2)的上水槽(21)内注有水，上温度传感器(23)监测上水槽(21)内水的温度，上冷热交换机(22)依据上温度传感器(23)获取的水温数据，实时进行水温补偿，保持上水槽(21)内水温为设定目标温度值T₁；

所述下水池(3)的下水槽(31)内注有水，下温度传感器(33)监测下水槽(31)内水的温度，下冷热交换机(32)依据下温度传感器(33)获取的水温数据，实时进行水温补偿，保持下水槽(31)内水温为设定目标温度值T₂；

所述密封罐(4)的导热上盖(41)、导热下盖(42)、陶瓷管壁(43)组成承压密封腔体；所述密封罐(4)的承压密封腔体内装有水、相变材料(7)、橡胶皮囊(19)和液压油(5)；在密封罐(4)内，所述相变材料(7)浮于密封罐内的水上部，相变材料(7)与密封罐内的水存在液体分界面(8)；导热上盖(41)与相变材料(7)的接触面为上导热界面(411)，导热下盖(42)与密封罐内的水的接触面为下导热界面(421)；所述橡胶皮囊(19)完全浸没在密封罐内的水中，液压系统(1)、橡胶皮囊(19)内填充液压油(5)，所述液压油(5)与密封罐内的水由橡胶皮囊(19)物理隔离；所述油箱(11)、密封罐(4)安放在下水池(3)中；所述上水池(2)与导热上盖(41)进行热交换，所述下水池(3)与导热下盖(42)、油箱(11)进行热交换。

2.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述上水池(2)布置于密封罐(4)顶部，上水槽(21)底部与导热上盖(41)顶部端面接触。

3.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述橡胶皮囊(19)安装于导热下盖(42)回转轴线处并置于密封罐(4)内；单向阀(15)用于防止液压油(5)反向回流至液压泵(13)，调压阀(16)用于调节并保持橡胶皮囊(19)的充油压力为设定值p₀，截止手阀(17)用于关断橡胶皮囊(19)以保持橡胶皮囊(19)内的液压油(5)体积恒定；压力传感器(18)用于监测橡胶皮囊(19)的充油压力p₀。

4.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述相变材料(7)为相变温度介于0℃至100℃之间，密度小于1g/cm³且不溶于水的蜡质类材料，其中，蜡质类材料由石蜡材料、正十七烷、正十六烷、正十五烷、正十四烷的一种或几种组成。

5.根据权利要求1所述一种蜡质类相变材料一维热交换相变过程测试装置，其特征在于，所述导热上盖(41)、导热下盖(42)为回转阶梯圆柱结构并在圆周面设计有沟槽，沟槽内设有密封圈(410)实现承压密封腔体的径向密封；导热上盖(41)、导热下盖(42)在端面边缘处圆周均布螺栓安装孔并采用螺栓(44)与陶瓷管壁(43)紧固连接。