差示掃描量熱儀，測試中的規(guī)范性應(yīng)用及其分析
時(shí)間：2022-10-13 14:48 點(diǎn)擊次數(shù)：80
相變材料（Phase Change Materials，PCM）在相變過程中能吸收或釋放出大量的潛熱。復(fù)合相變材料（PCMs）是一種熱功能復(fù)合材料，是將相變材料與不同應(yīng)用背景的載體進(jìn)行復(fù)合，并將能量以相變潛熱的形式儲(chǔ)存在復(fù)合載體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)能量在不同時(shí)空位置之間的轉(zhuǎn)換。
在相變過程中，PCMs與環(huán)境進(jìn)行熱量交換來達(dá)到控制環(huán)境溫度和能量利用的目的。與顯熱儲(chǔ)能相比，相變儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能密度高、體積小巧、溫度控制恒定、節(jié)能效果顯著、相變溫度選擇范圍寬、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、太陽能利用、采暖和空調(diào)、供電系統(tǒng)優(yōu)化、醫(yī)學(xué)工程、軍事工程、儲(chǔ)熱建筑和極端環(huán)境服裝等眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。
由于PCMs在應(yīng)用中的重要邊界條件是溫度，所以對PCMs熱性能的了解在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中非常必要，相應(yīng)的對于這些材料的測試評(píng)價(jià)則顯著十分重要。PCMs的重要性能參數(shù)主要由比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、密度和粘度等參數(shù)隨溫度的變化關(guān)系，所有這些參數(shù)是確定熱管理系統(tǒng)尺寸或?yàn)橄嚓P(guān)功能性組件開發(fā)的必要條件。模擬技術(shù)也常被用來分析各種應(yīng)用或組件與熱管理系統(tǒng)的相互作用關(guān)系，如果所采用的材料性能數(shù)據(jù)不能用正確的測試方法來描述材料的行為，那這些模擬分析將沒有價(jià)值，因此需要準(zhǔn)確可靠的材料性能測試評(píng)價(jià)結(jié)果。同時(shí)在分析、模擬和試驗(yàn)表征過程中，對于PCMs可以按復(fù)合結(jié)構(gòu)形式分為三級(jí)：
（1）材料級(jí)（各種液體、粉體、顆粒和微膠囊形式的PCM）。
（2）系統(tǒng)級(jí)（各種裝配有相變材料的部件和系統(tǒng)，如各種PCMs板材、封裝PCMs的泡沫材料等）。
（3）整體級(jí)（各種含有PCMs系統(tǒng)部件的建筑墻體、儲(chǔ)能裝置等）。
對于材料級(jí)的PCM熱性能評(píng)價(jià)采用了各種比較成熟的熱分析技術(shù)，長期以來可用于材料級(jí)PCM評(píng)價(jià)唯一現(xiàn)成的熱試驗(yàn)方法分別是差熱分析（DTA）和差示掃描量熱法（DSC），上述兩種技術(shù)都被認(rèn)為是測試PCM熱性能的標(biāo)準(zhǔn)工具，特別是后者DSC方法，這似乎意味著測試PCM性能參數(shù)非常簡單。但實(shí)際上不同的測試方法和技術(shù)途徑會(huì)對測試結(jié)果帶來嚴(yán)重影響，圖11給出一個(gè)采用不同加熱速率的DSC測試?yán)?，可見不同加熱速率?dǎo)致不同的曲線形狀和測試結(jié)果。
由此帶來的問題是：哪一個(gè)是正確測量？這還僅僅是一個(gè)例子，而在原理上對于PCMs熱性能參數(shù)的測量都以相同方式或多或少都依賴于所采用的檢測步驟，那么對所有檢測而言都存在測試的正確性問題。
