专利名称：相变储能材料熔点附近热导率的检测方法及检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型热学参数测试仪及其测试方法，具体涉及一种相变储能材料熔点附近热导率的检测方法及检测装置，特别适用于相变材料在熔化、凝固过程中熔点附近热导率的测试领域。
背景技术：
几乎所有的热扩散率、热导率测试方法，无论是稳态法还是非稳态法，都必须施加一温度梯度于被测物质并在测试过程中保持这一温度。这样往往会改变被测物质本来的结构、晶相及热物理性能，使测试结果失去真实性。由于固液相变储能材料熔点附近的热扩散率、热导率等至今尚无适宜的测量方法，故文献中这类数据缺乏，给生产和科研造成了困难。例如某些相变材料经过多次熔化/凝固热循环后热学参数发生变化、材料性能恶化，影响储能系统的稳定性与可靠性的问题；多数非金属相变材料导热率小，传热性能差，需进一步强化材料的导热性能的问题，都期望能有一种适宜的相变材料熔化/凝固过程热学参数测量方法和较丰富可靠的测试数据。目前，相变材料的热分析技术一般包括热卡计法、差热分析法(DTA)、差示扫描量热法(DSC)，此外瞬态热线法在热物性测试领域也有一定的应用。其中，热卡计法可直观测量物质热学参数值，但测试过程中热流测定困难，精度较差，且不能对液态对流条件下相变材料进行测量；DTA、DSC技术只能对微量材料(I-IOmg)进行测量，但微量测试值与实际应用中相变材料热学参数值有一定误差；瞬态热线法可同时测得液态物质热导率、热扩散率，误差分别不超过5%和50%，但难以测定导电液体的热导率，也不能测定粘稠液体和固体的热导率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种相变储能材料熔点附近热导率的检测方法及检测装置，该相变储能材料熔点附近热导率的检测方法及检测装置测试结果精度高， 测试过程中无需施加温度梯度场。本发明的技术解决方案如下一种相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，包括以下步骤第一步依照理想相变状况下的解析公式，计算出相变储能材料熔点附近热导率的近似值；第二步引入数值模拟修正方法，获得实验修正值即相变储能材料熔点附近热导率的精确值。根据解析公式
权利要求
1.一种相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步依照理想相变状况下的解析公式，计算出相变储能材料熔点附近热导率的近似值；第二步引入数值模拟修正方法，获得实验修正值即相变储能材料熔点附近热导率的精确值。
2.根据权利要求1所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，其特征在于，根据解析公式
3.根据权利要求2所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，其特征在于，相界面移动大小s(t)的检测方法为将相变储能材料放入相变室中，相变室处于盐浴中，相变室上方设有温度可控的加热块，穿过加热块的探针伸入到相变室中检测相界面的移动大小。
4.根据权利要求2-3任一项所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，其特征在于，步骤2的具体过程为在步骤1的近似值的基础上分别乘以因子kl和k2确定初值域，kl取值范围为 0. 75-0. 85，k2 取值范围为 1. 15-1. 25 ；在该初值域中取N组，利用最小二乘法确定真实热导率所在区间，利用FLUENT商用软件分别计算N组初值条件下，对应的相界面位置-时间数据组H A3, A^A11,计算获得数据组与相同时间间隔测试相界面位置数据组&、\、X3、H作对比，通过衡量常数 = Σ”(4 -式)2大小判断仿真曲线组与实验组相似程度，在N个数据组中确定与实验组常数a最小的临近两组A值即为精确值所在跟精确区间，然后根据中间插值法继续寻优，以确定更为精确的热导率区间，以此类推，当确定精确区间范围在0. lff/(m · K)以内时，取该精确范围平均值为最终相变储能材料熔点附近热导率的精确值。
5.根据权利要求1-3任一项所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，其特征在于，步骤2的具体过程为在步骤1的近似值的基础上分别乘以因子kl和k2确定初值域，kl取值范围为 0. 75-0. 85，k2 取值范围为 1. 15-1. 25 ；对实验中熔融盐和整个相变室的传热过程采用商用数值仿真软件FLUENT进行模拟， 输入需要测试物质熔点、密度、潜热、定压比热参数，设定测定工况边界条件，分别取实验初值、初值域上限值、下限值热导率最为代入值，获得代入值条件下仿真计算熔化过程视频文件，记录下每隔IOmin时间帧画面相界面位置，绘制数值计算条件下相界面随时间移动曲线组即计算曲线；将计算曲线与测试曲线即s(t)-t曲线进行比较，以计算曲线为基准，基于二分法，通过循环迭代获得热导率的最优值即相变储能材料熔点附近热导率的精确值。
6.根据权利要求1所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法，其特征在于，相变储能材料为硝酸钠、溴化锌。
7.—种相变储能材料熔点附近热导率的检测装置，其特征在于，基于权利要求1或2所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法检测；所述的检测装置中，内装有相变储能材料的相变室设置在盐浴中，相变室的上方设有加热铁块，探针竖直穿过加热铁块中心的通孔伸入到相变室中以检测相变界面的位移量， 探针固定在探测滑块上，探测滑块沿竖直的直尺滑动；加热铁块外周缠绕有加热线圈，盐浴的容器内设有加热装置。
8.根据权利要求7所述的相变储能材料熔点附近热导率的检测装置，其特征在于，所述的探针为钨钢针，相变室由石英管制成，加热铁块与加热线圈之间设有耐火棉。
全文摘要
本发明公开了一种相变储能材料熔点附近热导率的检测方法及检测装置，包括以下步骤第一步依照理想相变状况下的解析公式，计算出相变储能材料熔点附近热导率的近似值；第二步引入数值模拟修正方法，获得实验修正值即相变储能材料熔点附近热导率的精确值。本发明的相变储能材料熔点附近热导率的检测方法及检测装置测试结果精度高，克服原有测量方法中施加温度梯度而引起的相变材料晶格变化等问题。
文档编号G01N25/20GK102305806SQ20111013635
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者吴烨, 周孑民, 李 远, 杨莺, 梁艳南 申请人:中南大学