阅读说明：本技术 一种储热材料的储热密度测试方法及系统 (Heat storage density testing method and system for heat storage material ) 是由 邓占锋 常亮 徐桂芝 赵波 杨岑玉 金翼 胡晓 张高群 杜兆龙 于 2018-06-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种储热材料的储热密度测试方法及系统,其中,该方法包括：测量加热装置空置时从第一温度加热至第二温度时的第一能耗,以及加热装置中放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度时的第二能耗,根据待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗计算待测储热材料的储热密度。通过该测量方法测得储热材料的储热密度,由于考虑了实际应用中储热材料以一定规模的成型产品被使用的因素,相比于微量测试法来说,更加贴近实际应用情况。因此,能够更加准确地反映整块大模块储热材料的储热密度。(The invention discloses a method and a system for testing heat storage density of a heat storage material, wherein the method comprises the following steps: and measuring first energy consumption when the heating device is heated from a first temperature to a second temperature when the heating device is vacant and second energy consumption when the heating device is heated from the first temperature to the second temperature after the heat storage material to be detected is put into the heating device, and calculating the heat storage density of the heat storage material to be detected according to the mass of the heat storage material to be detected, the first temperature, the second temperature, the first energy consumption and the second energy consumption. The heat storage density of the heat storage material is measured by the measuring method, and the heat storage density is closer to the actual application condition compared with a trace testing method due to the fact that the factors that the heat storage material is used in a molded product with a certain scale in the actual application are considered. Therefore, the heat storage density of the whole large-module heat storage material can be reflected more accurately.)

一种储热材料的储热密度测试方法及系统

技术领域

本发明涉及相变储热技术领域，具体涉及一种储热材料的储热密度测试方法及系统。

背景技术

传统的储热密度测试方法是先利用差示扫描量热法、微量热法或绝热量热法等微量分析方法测得材料比热容之后，再通过比热容与温度差的积分而得到的，如果在温度范围内发生相变，还要再加上该材料的相变焓。在传统方法中，对材料的比热容进行测量时样品的取样通常在mg级别，测量得到的结果虽然精确度较高但针对的也只是mg级别的微量样品，并不具有广泛适用性。

在储热材料的实际应用过程中，储热模块的体积与质量相对较大(通常在kg级别以上)，储热模块中储热材料极有可能存在分布不均的情况，因此通过微量分析法测试得到的比热结果并不一定能够准确反映整块大模块储热材料的储热密度。

发明内容

因此，本发明提供一种储热材料的储热密度测试方法及系统，解决了现有技术采用微量热法测试的结果不能准确反映大模块储热材料储热密度的问题。

本发明实施例提供的一种储热材料的储热密度测试方法，包括如下步骤：

测量加热装置空置时从第一温度加热至第二温度时的第一能耗，以及加热装置中放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度时的第二能耗；根据所述待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗计算所述待测储热材料的储热密度。

优选地，根据以下公式计算所述储热材料的储热密度：

其中，H为储热密度、M为所述待测储热材料的质量、T₀为第一温度、T₁为第二温度、E₀为第一能耗、E₁为第二能耗。

优选地，在所述测量加热装置空置时从第一温度加热至第二温度时的第一能耗的步骤之前，还包括：对所述加热装置进行可靠性测试。

优选地，所述对所述加热装置进行可靠性测试的步骤，具体包括：

获取至少两次将空置的加热装置从第一温度加热至第二温度的能耗变化；根据所述能耗变化生成能耗对比，判断所述能耗对比是否小于预设值；当所述能耗对比小于所述预设值时，判定所述加热装置可靠。

优选地，所述第二温度高于所述待测储热材料的相变温度。

本发明实施例还提供一种储热材料的储热密度测试系统，包括：加热装置、电能分析装置及数据处理装置，其中，所述加热装置用于空置时从第一温度加热至第二温度以及放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度；所述电能分析装置用于测量所述加热装置空置时从第一温度加热至第二温度的第一能耗，以及测量所述加热装置中放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度时的第二能耗；所述数据处理装置用于获取待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗，并根据所述待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗计算所述待测储热材料的储热密度。

优选地，所述数据处理装置根据以下公式计算所述待测储热材料的储热密度：

其中，H为储热密度、M为预设质量、T₀为第一温度、T₁为第二温度、E₀为第一能耗、E₁为第二能耗。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的储热材料的储热密度测试方法及系统，该方法包括：测量加热装置空置时从常温加热至高于相变温度的一温度时的能耗，以及加热装置中放入待测储热材料后从常温加热至高于相变温度的一温度时的能耗，根据待测储热材料的质量、两次加热过程的能耗，及上述的加热前后的温度值计算待测储热材料的储热密度。通过该测量方法测得储热材料的储热密度，由于考虑了实际应用中储热材料以一定规模的成型产品被使用的因素，相比于微量测试法来说，更加贴近实际应用情况。因此，能够更加准确地反映整块大模块储热材料的储热密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的储热材料的储热密度测试方法的一个具体示例的流程图；

图2为本发明实施例中提供的储热材料的储热密度测试方法的另一个具体示例的流程图；

图3为本发明实施例中的加热炉在相同升温条件下空烧加热后的能耗曲线对比图；

图4为本发明实施例中空烧加热炉与储热砖时的能耗对比曲线图；

图5为本发明实施例中的储热材料的储热密度测试系统的组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种储热材料的储热密度测试方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：测量加热装置空置时从第一温度加热至第二温度时的第一能耗，以及加热装置中放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度时的第二能耗。

本发明实施例中，该加热装置可以为一加热炉，待测储热材料为相变材料制成的储热砖，第一温度为常温，第二温度为一高于相变材料相变温度的温度；通过电能分析仪精确测量加热炉空烧时升温过程中的能耗，以及加热炉内放入储热砖后升温过程中的能耗。采用的加热方式为匀速加热方式，但是并不以此为限，实际应用中可根据需要设置加热方式。

步骤S2：根据待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗计算待测储热材料的储热密度。

本发明实施例中，根据以下公式计算储热材料的储热密度：

其中，H为储热密度、M为待测储热材料的质量、T₀为第一温度、T₁为第二温度、E₀为第一能耗、E₁为第二能耗。

本发明实施例中将一块储热砖放置加热炉内，从常温加热至高于储热砖的相变温度的温度，通过电能分析仪测量加热炉空烧时的能耗和放入储热砖后的能耗，根据上述的参量数值根据上述公式计算出储热砖的储热密度。

在一较佳实施例中，在执行步骤S1之前，本发明实施例的储热材料的储热密度测试方法还包括：对加热装置进行可靠性测试。如图2所示，可靠性测试的过程具体包括：

步骤S1a:获取至少两次将空置的加热装置从第一温度加热至第二温度的能耗变化。本发明实施例中第一温度为常温，第二温度为一高于相变材料相变温度的温度。

步骤S1b:根据能耗变化生成能耗对比，判断能耗对比是否小于预设值。本发明实施例中将加热炉两次空烧过程中产生的能耗进行对比，并与预设值进行比较。

步骤S1c:当能耗对比小于预设值时，判定加热装置可靠。本发明实施例中，如图3所示，加热炉在相同升温条件下空烧加热后的能耗曲线对比图，两条曲线基本吻合，误差率在小于0.5％，这说明加热炉精确度较高，实验数据可信。如图4所示，在相同升温条件下，空烧加热炉与加热炉放入储热砖后的能耗对比曲线，曲线显示在4h-6h的保温阶段，两条曲线的能耗趋势基本相同，二者在相同条件下的能耗差即为储热砖在该条件下储存的热量。

在一实施例中，分别在上述储热砖上的三个不同部位刮取少量(10mg)储热材料，磨成粉末后采用现有的微量法中的差示扫描量热法(Differential ScanningCalorimetry，DSC)从25℃加热至720℃，分别进行三次储热密度计算，采用该微量法得到的数据如表1所示：

表1

通过本发明实施例提供的储热密度测试方法，取两次加热炉空烧从25℃升到720℃时功耗的平均值为1.53285kwh，选取一块储热砖(2.5kg)放置上述加热炉内从25℃加热至720℃时，利用上述储热密度计算公式进行三次储热密度计算，得到的数据如表2所示：

表2

通过表1和表2的测试得到的储热密度对比可知，采用微量法测试时样品的比热容及相变焓均存在较大幅度变化，计算得到的储热密度也区别较大；而采用本发明实施例提供的测量方法对储热砖直接测量得到的储热密度值较稳定。说明微量法虽然在测量具体的微量样品时数据精确度较高，但在测量较大质量或体积的样品时由于样品本身分布不够均匀等原因，微量法并不能稳定而准确的反映出储热材料产品的储热密度。

本发明实施例提供的储热材料的储热密度测试方法，该方法包括：测量加热装置空置时从常温加热至高于相变温度的一温度时的能耗，以及加热装置中放入待测储热材料后从常温加热至高于相变温度的一温度时的能耗，根据待测储热材料的质量、两次加热过程的能耗，及上述的加热前后的温度值计算待测储热材料的储热密度。通过该测量方法测得储热材料的储热密度，由于考虑了实际应用中储热材料以一定规模的成型产品被使用的因素，相比于微量测试法来说，更加贴近实际应用情况。因此，能够更加准确地反映整块大模块储热材料的储热密度。

实施例2

本发明实施例提供一种储热材料的储热密度测试系统，如图5所示包括：加热装置1、电能分析装置2及数据处理装置3，其中，

加热装置1用于空置时从第一温度加热至第二温度以及放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度，对应执行实施例1中的步骤S1，在此不在赘述。

电能分析装置2用于测量加热装置空置时从第一温度加热至第二温度的第一能耗，以及测量加热装置中放入待测储热材料后从第一温度加热至第二温度时的第二能耗，对应执行实施例1中的步骤S1，在此不在赘述。

数据处理装置3用于获取待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗，并根据待测储热材料的质量、第一温度、第二温度、第一能耗及第二能耗计算待测储热材料的储热密度，对应执行实施例1中的步骤S1，在此不在赘述。本发明实施例中，根据以下公式计算储热材料的储热密度：

其中，H为储热密度、M为待测储热材料的质量、T₀为第一温度、T₁为第二温度、E₀为第一能耗、E₁为第二能耗。

本发明实施例提供的储热材料的储热密度测试系统，包括：加热装置电能分析装置及数据处理装置，分别测量加热装置空置时从常温加热至高于相变温度的一温度时的能耗，以及加热装置中放入待测储热材料后从常温加热至高于相变温度的一温度时的能耗，根据待测储热材料的质量、两次加热过程的能耗及上述的加热前后的温度值计算待测储热材料的储热密度，由于考虑了实际应用中储热材料以一定规模的成型产品被使用的因素，相比于微量测试法来说，更加贴近实际应用情况。因此，能够更加准确地反映整块大模块储热材料的储热密度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。