一種固液相變材料的熱穩定性測試系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種固液相變材料的熱穩定性測試系統，其包括樣品測試系統、試劑瓶以及對樣品進行加熱的加熱裝置和對樣品冷卻的冷卻裝置。其中，樣品測試系統包括入水主管、出水主管以及設置在入水主管和出水主管之間均與兩個主管連通的測試管，測試管上具有多個用于密封安裝試劑瓶的測試孔，冷卻裝置與入水主管連通，加熱裝置安裝在試劑瓶中。液體冷卻裝置達到設定的溫度時，模式切換自動控制系統連通液體冷卻裝置與測試管，加熱裝置不工作；預設時間后，模式切換自動控制系統切斷液體冷卻裝置與測試管的連接，加熱裝置工作。采用本申請中的熱穩定性測試系統可實現多種樣品同時檢測，提高了檢測效率，縮短了檢測時間。
【專利說明】
一種固液相變材料的熱穩定性測試系統
技術領域
[0001]本發明涉及固液相變材料熱穩定性的技術領域，具體的說，是涉及一種固液相變材料的熱穩定性測試系統。【背景技術】
[0002]相變材料在較適合的相變溫度范圍內具有較高的相變潛熱，儲熱密度大，廣泛應用于工業廢熱的回收、太陽熱能利用、儲冷空調系統、建筑控溫保溫等。在蓄放熱的過程中， 相變材料應該具有較長的使用壽命，也就是經過多次融化/凝固循環后，它的穩定性要好。 為此，在熱能存儲系統中將相變材料作為潛熱儲存材料應用之前，進行相應的熱穩定性測試是很有必要的。
[0003]相變材料進行多次相變循環后，其熱物性的穩定性影響其使用壽命，使該相變材料應用領域受到局限。目前，固一液相變材料循環穩定性的測量大多采用手工或半手工方式測試，效率極低。通常一個循環需要的時間大于6分鐘，科研單位和相關生產廠商對相變材料的研發和產品長期使用的穩定性檢測往往存在測試的樣品組數少卻耗時特別長的問題。所以需要能同時對多個樣品進行循環操作的測試儀器，這樣才能提高測試效率。
[0004]因此，如何提供一種固液相變材料熱穩定性測試系統，以提高測試效率，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明提供了一種固液相變材料熱穩定性測試系統，以提高測試效率。
[0006]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]—種固液相變材料的熱穩定性測試系統，其包括:
[0008]樣品測試系統，所述樣品測試系統包括入水主管、出水主管以及測試管，所述測試管的一端與所述入水主管連通，所述測試管的另一端與所述出水主管連通，所述測試管上具有多個測試孔；
[0009]密封安裝在所述測試孔內，用于盛放待測試材料的試劑瓶；
[0010]用于對所述試劑瓶內的待測試材料進行加熱的加熱裝置；
[0011]與所述入水主管連通的液體冷卻裝置；
[0012]模式切換自動控制系統，當所述液體冷卻裝置達到設定的溫度時，所述模式切換自動控制系統連通所述液體冷卻裝置與所述測試管，所述加熱裝置不工作;預設時間后，所述模式切換自動控制系統切斷所述液體冷卻裝置與所述測試管的連接，所述加熱裝置工作。
[0013]優選地，上述的測試系統中，所述液體冷卻裝置包括:
[0014]壓縮機；
[0015]—端與所述壓縮機的輸出端相連的冷凝器；
[0016]與所述冷凝器的另一端相連的蒸發器，所述蒸發器位于水箱內，并對所述水箱內的液體進行冷卻，所述入水主管和所述出水主管均與所述水箱連通；
[0017]用于檢測所述水箱內水溫的溫度傳感器；
[0018]恒溫控制器，接收所述溫度傳感器獲得的溫度信號，并且控制所述壓縮機的啟停使所述水箱內溫度的恒定，并在獲得的溫度恒定在預設值時所述恒溫控制器發出信號給所述模式切換自動控制系統，所述模式切換自動控制系統連通所述液體冷卻裝置與所述測試管。
[0019]優選地，上述的測試系統中，所述冷凝器與所述蒸發器之間的管路上設置有毛細管。
[0020]優選地，上述的測試系統中，所述液體冷卻裝置還包括循環栗，所述循環栗的輸入端與所述水箱連接，所述循環栗的一個輸出端通過第一電動截止閥與所述入水主管的入口端連通，所述循環栗的另一個輸出端通過第二電動截止閥與所述水箱連通;所述入水主管的出口端與所述水箱之間的管路上設置有第三電動截止閥；
[0021]所述模式切換自動控制系統通過控制所述第一電動截止閥打開，所述第二電動截止閥和所述第三電動截止閥均關閉實現連通所述液體冷卻裝置與所述測試管;所述第一電動截止閥關閉，所述第二電動截止閥和所述第三電動截止閥均打開實現切斷所述液體冷卻裝置與所述測試管。
[0022]優選地，上述的測試系統中，還包括計數器，當所述第一電動截止閥狀態改變兩次時，所述計數器的顯示數值增加1。
[0023]優選地，上述的測試系統中，還包括設置在所述測試管的入口處的熱電偶溫度計， 所述熱電偶溫度計采集所述測試管的入口處的水溫，并在所述熱電偶溫度計檢測溫度的時間達到所述預設時間后發出信號給所述模式切換自動控制系統以改變所述液體冷卻裝置與所述測試管的連接關系。
[0024]優選地，上述的測試系統中，所述測試管為多個，并且均安裝在所述入水主管和所述出水主管之間，每個所述測試管上均具有手動截止閥。
[0025]優選地，上述的測試系統中，所述測試管所在平面相對于水平面傾斜布置，所述測試孔的軸線垂直于水平面方向布置。
[0026]優選地，上述的測試系統中，所述加熱裝置為安裝在所述試劑瓶內的電加熱管。
[0027]優選地，上述的測試系統中，所述試劑瓶為銅制容器，所述試劑瓶與所述測試孔通過橡膠密封環螺紋連接。
[0028]經由上述的技術方案可知，本發明公開了一種固液相變材料的熱穩定性測試系統，其包括樣品測試系統、試劑瓶以及對樣品進行加熱的加熱裝置和對樣品冷卻的冷卻裝置。其中，樣品測試系統包括入水主管、出水主管以及設置在入水主管和出水主管之間并且均與兩個主管連通的測試管，而且測試管上具有多個用于密封安裝試劑瓶的測試孔，上述的冷卻裝置與入水主管連通，加熱裝置安裝在試劑瓶中。通過增加測試孔的個數，可實現對多個試劑瓶中的待測試材料進行熱穩定性測試。采用本申請中的熱穩定性測試系統可實現多種樣品同時檢測，提高了檢測效率，縮短了檢測時間。模式切換自動控制系統，當液體冷卻裝置達到設定的溫度時，模式切換自動控制系統連通液體冷卻裝置與測試管，加熱裝置不工作，此時對樣品進行冷卻;預設時間后，模式切換自動控制系統切斷液體冷卻裝置與測試管的連接，加熱裝置工作，此時對樣品進行加熱處理。通過控制系統可實現整個裝置的自動化控制，進一步提高檢測的效率，降低操作者的勞動強度。【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本發明實施例提供的固液相變材料熱穩定性測試系統的結構示意圖；
[0031]圖2是本發明實施例提供的安裝有試劑瓶的測試孔的剖視圖。【具體實施方式】
[0032]本發明的核心是提供一種固液相變材料熱穩定性測試系統，以提高測試效率。 [〇〇33]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034]如圖1和圖2所示，本發明公開了一種固液相變材料的熱穩定性測試系統，其包括樣品測試系統、試劑瓶13以及對樣品進行加熱的加熱裝置12和對樣品冷卻的冷卻裝置。其中，樣品測試系統包括入水主管91、出水主管92以及設置在入水主管91和出水主管92之間并且均與兩個主管連通的測試管，而且測試管上具有多個用于密封安裝試劑瓶的測試孔9， 上述的冷卻裝置與入水主管91連通，加熱裝置12安裝在試劑瓶13中。通過增加測試孔9的個數，可實現對多個試劑瓶13中的待測試材料進行熱穩定性測試。采用本申請中的熱穩定性測試系統可實現多種樣品同時檢測，提高了檢測效率，縮短了檢測時間。模式切換自動控制系統，當液體冷卻裝置達到設定的溫度時，模式切換自動控制系統連通液體冷卻裝置與測試管，加熱裝置不工作，此時對樣品進行冷卻;預設時間后，模式切換自動控制系統切斷液體冷卻裝置與測試管的連接，加熱裝置工作，此時對樣品進行加熱處理。通過控制系統可實現整個裝置的自動化控制，進一步提高檢測的效率，降低操作者的勞動強度。[〇〇35]具體的實施例中，將測試管設置為多個，并且均安裝在入水主管91和出水主管92 之間。設置多個測試管可進一步增多測試孔9的數量，提高同時檢測的試劑瓶13的個數。對于測試管的數量可根據不同的需要進行設定，且均在保護范圍內。在一具體實施例中，將測試管設置為五個，并且每個測試管上具有十個測試孔9,即在檢測過程中可同時實現五十個樣品的檢測。
[0036]雖然可盡可能多的設置測試管的個數，但是，在需要檢測的樣品個數不多時，為了節省成本，可在每個測試管上均設置手動截止閥8,并通過手動截止閥8可實現對應測試管與冷卻裝置的導通和截斷，達到節省成本的目的。
[0037]進一步的實施例中，該測試管所在平面相對于水平面傾斜布置，優選的，系統正常放置時，出水主管92的高度高于入水主管91的高度，并且測試管所在平面相對于水平面傾斜45°。樣品測試區的測試管采用傾斜放置，以確保樣品加熱前測試管中的冷卻水通過自重完全排空。為了防止試劑瓶13傾斜，本申請中的測試孔9的軸線方向需要垂直于水平面的方向。
[0038]本申請中公開的液體冷卻裝置包括:壓縮機1、冷凝器2、蒸發器4和水箱5。其中，壓縮機1為液體冷卻提供動力基礎，采用壓縮機1和冷凝器2以及蒸發器4連接方式，可通過蒸發器4對水箱5內的液體進行熱交換實現液體的冷卻，并將冷卻后的液體輸送至入水主管91 內，以實現對測試管的冷卻，即完成樣品冷卻的過程。本申請中僅提供了一種液體冷卻的方式，采用上述的液體冷卻裝置可實現對水箱5內水溫的機械化控制，在不考慮其他條件時也可直接采用冰塊降溫的方式。對于控制部分，還包括用于檢測水箱5內水溫的溫度傳感器； 恒溫控制器，接收溫度傳感器獲得的溫度信號，并且控制壓縮機1的啟停使水箱5內溫度的恒定，并在獲得的溫度恒定在預設值時恒溫控制器發出信號給模式切換自動控制系統，模式切換自動控制系統連通所述液體冷卻裝置與所述測試管。
[0039]本申請中公開的液體冷卻裝置還包括循環栗6,其中，該循環栗6的輸入端與水箱5 連接，而循環栗6的一個輸出端通過第一電動截止閥10與入水主管91的入口端連通，循環栗 6的另一個輸出端通過第二電動截止閥7與水箱5連通;入水主管91的出口端與水箱5之間的管路上設置有第三電動截止閥11。工作時，當第一電動截止閥10打開，而第二電動截止閥7 和第三電動截止閥11關閉時，水箱5中的冷卻液體能夠流入測試管內，對試劑瓶13中的樣品進行冷卻。而當冷卻完成后，關閉第一電動截止閥10,并打開第二電動截止閥7和第三電動截止閥11，以將測試管內的液體排空。具體的，連接過程中，在冷凝器2與蒸發器4之間的管路上設置毛細管3。模式切換自動控制系統通過控制第一電動截止閥10打開，第二電動截止閥7和第三電動截止閥11均關閉實現連通液體冷卻裝置與測試管;第一電動截止閥10關閉， 第二電動截止閥7和第三電動截止閥11均打開實現切斷液體冷卻裝置與測試管。
[0040]本申請中公開的加熱裝置12為安裝在試劑瓶13內的電加熱管，電加熱管由包裹著銅制金屬網絲的電加熱管組成，電加熱管與變壓器連接，由變壓器控制其加熱功率。
[0041]更進一步的實施例中公開的試劑瓶13為銅制容器，并且該試劑瓶13與測試孔9通過密封環螺紋連接。銅制容器由銅管和圓形銅片焊接而成，并通過密封圈15米飯試劑瓶的瓶口位置。銅制容器套有帶外螺紋的橡膠密封環14,容器和橡膠密封環14之間為緊密配合， 再用膠水粘合防漏水，橡膠密封環14與測試孔9通過螺紋連接，橡膠密封環14周邊有螺紋， 擰到測試管的測試孔9上，需保證緊密配合防止泄漏，既保證密封同時防止橡膠密封環14由于測試管中的水壓彈出。此處僅是提供了一種試劑瓶的具體形式，在實際中也可采用其他方式的試劑瓶，只需要保證試劑瓶與測試孔之間的密封即可。
[0042]為了更清楚地描述本發明，下面闡述本發明的工作過程:
[0043]首先，啟動系統后，恒溫控制系統開始制冷，待水箱5的水溫降至預先設定的溫度范圍內后，溫度傳感器將信息反饋給模式切換自動控制系統。隨后，冷卻凝固模式啟動，循環栗6將冷卻水輸送到樣品測試區，冷卻樣品試劑，此時，第一電動截止閥10通電打開，第二電動截止閥7、第三電動截止閥11關閉，位于測試管入口處的熱電偶溫度計對冷卻水的溫度進行采集，模式切換自動控制系統以此為指標設置相應的冷卻時間。冷卻完成后第一電動截止閥10關閉，第二電動截止閥7、第三電動截止閥11打開，冷卻水通過回流管道回流到水箱5;同時，樣品測試區的測試管中殘余的冷卻水通過自重沿傾斜管回流至水箱5;另外加熱裝置啟動，電加熱管得到通電發熱融化樣品。待樣品完全融化后，電加熱系統斷電，重新進入冷卻模式，如此周而復始的循環。在循環過程中，布置在水中的溫度傳感器對冷卻水的溫度進行采集分析，將結果反饋給恒溫控制器，恒溫控制器控制壓縮機的工作狀態，將水箱5 中的水溫維持在設定溫度。
[0044]以下闡述冷卻凝固和加熱融化兩種模式的工作過程:
[0045]冷卻凝固模式:第二電動截止閥7、第三電動截止閥11斷電關閉，第一電動截止閥 10通電打開，冷卻水流入樣品測試區，冷卻測試孔中的樣品試劑，同時，位于測試管入口處的熱電偶溫度計對冷卻水的溫度進行采集，模式切換自動控制系統以此為指標設置相應的冷卻時間，達到相應的冷卻時間后自動切換為加熱融化模式。
[0046]加熱融化模式:第一電動截止閥10斷電關閉，第二電動截止閥7、第三電動截止閥 11通電打開，冷卻水通過第二電動截止閥7和第三電動截止閥11回到水箱5，隨后，加熱裝置啟動，電加熱棒加熱融化樣品，當到達設定加熱時間后，加熱裝置斷電并重新進入冷卻凝固模式。
[0047]當第一電動截止閥10狀態切換2次之后，計數器記為1次循環;加熱/冷卻工況反復循環，待計數器所計循環次數達到系統所設定的循環次數時，程序會做出提醒并終止設備的運行，依次停止冷卻系統及循環栗并關閉電動截止閥閥門。溫度、流量等采集裝置及計數裝置持續進行，待人為操作將其停止。
[0048]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0049]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種固液相變材料的熱穩定性測試系統，其特征在于，包括:樣品測試系統，所述樣品測試系統包括入水主管(91)、出水主管(92)以及測試管，所述 測試管的一端與所述入水主管(91)連通，所述測試管的另一端與所述出水主管(92)連通， 所述測試管上具有多個測試孔(9);密封安裝在所述測試孔(9)內，用于盛放待測試材料的試劑瓶(13);用于對所述試劑瓶(13)內的待測試材料進行加熱的加熱裝置(12);與所述入水主管(91)連通的液體冷卻裝置；模式切換自動控制系統，當所述液體冷卻裝置達到設定的溫度時，所述模式切換自動 控制系統連通所述液體冷卻裝置與所述測試管，所述加熱裝置不工作;預設時間后，所述模 式切換自動控制系統切斷所述液體冷卻裝置與所述測試管的連接，所述加熱裝置工作。2.根據權利要求1所述的測試系統，其特征在于，所述液體冷卻裝置包括:壓縮機(1);一端與所述壓縮機(1)的輸出端相連的冷凝器(2);與所述冷凝器(2)的另一端相連的蒸發器(4)，所述蒸發器(4)位于水箱(5)內，并對所 述水箱(5)內的液體進行冷卻，所述入水主管(91)和所述出水主管(92)均與所述水箱(5)連 通；用于檢測所述水箱(5)內水溫的溫度傳感器；恒溫控制器，接收所述溫度傳感器獲得的溫度信號，并且控制所述壓縮機(1)的啟停使 所述水箱(5)內溫度的恒定，并在獲得的溫度恒定在預設值時所述恒溫控制器發出信號給 所述模式切換自動控制系統，所述模式切換自動控制系統連通所述液體冷卻裝置與所述測試管。3.根據權利要求2所述的測試系統，其特征在于，所述冷凝器(2)與所述蒸發器(4)之間 的管路上設置有毛細管(3)。4.根據權利要求2所述的測試系統，其特征在于，所述液體冷卻裝置還包括循環栗(6)， 所述循環栗(6)的輸入端與所述水箱(5)連接，所述循環栗(6)的一個輸出端通過第一電動 截止閥(10)與所述入水主管(91)的入口端連通，所述循環栗(6)的另一個輸出端通過第二 電動截止閥(7)與所述水箱(5)連通;所述入水主管(91)的出口端與所述水箱(5)之間的管 路上設置有第三電動截止閥(11);所述模式切換自動控制系統通過控制所述第一電動截止閥(10)打開，所述第二電動截 止閥(7)和所述第三電動截止閥(11)均關閉實現連通所述液體冷卻裝置與所述測試管;所 述第一電動截止閥(10)關閉，所述第二電動截止閥(7)和所述第三電動截止閥(11)均打開 實現切斷所述液體冷卻裝置與所述測試管。5.根據權利要求4所述的測試系統，其特征在于，還包括計數器，當所述第一電動截止 閥(10)狀態改變兩次時，所述計數器的顯示數值增加1。6.根據權利要求4所述的測試系統，其特征在于，還包括設置在所述測試管的入口處的 熱電偶溫度計，所述熱電偶溫度計采集所述測試管的入口處的水溫，并在所述熱電偶溫度 計檢測溫度的時間達到所述預設時間后發出信號給所述模式切換自動控制系統以改變所 述液體冷卻裝置與所述測試管的連接關系。7.根據權利要求1-6任一項所述的測試系統，其特征在于，所述測試管為多個，并且均安裝在所述入水主管(91)和所述出水主管(92)之間，每個所述測試管上均具有手動截止閥⑶。8.根據權利要求7所述的測試系統，其特征在于，所述測試管所在平面相對于水平面傾 斜布置，所述測試孔(9)的軸線垂直于水平面方向布置。9.根據權利要求7所述的測試系統，其特征在于，所述加熱裝置(12)為安裝在所述試劑 瓶(13)內的電加熱管。10.根據權利要求7所述的測試系統，其特征在于，所述試劑瓶(13)為銅制容器，所述試 劑瓶(13)與所述測試孔(9)通過橡膠密封環(14)螺紋連接。
【文檔編號】G01N25/02GK105954312SQ201610561933
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】宋孟杰, 陳穎, 廖立元, 黃文毅, 鄭曉生, 羅向龍
【申請人】廣東工業大學