相变材料导热系数测试装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及相变材料导热系数测试技术领域，尤其涉及一种相变材料导热系数测试装置及其使用方法。

背景技术

在进行高温相变材料固液两相导热系数测试时，在常温状态下将固态的相变材料进行加热，使固态的相变材料在高温下变为液态的相变材料，并将液态的相变材料转移至样品托中，利用测试装置的导热探头测试液态的相变材料的导热系数。该种方式操作步骤繁琐，并且在将液态的相变材料转移至样品托的过程中，液态的相变材料温度下降，在测试导热系数时存在部分液态的相变材料固化导致测试结果不准确的风险。并且在转移的过程中也存在高温的液态相变材料泼洒的安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变材料导热系数测试装置及其使用方法，以解决现有测试方式操作繁琐且存在安全风险的问题。

本发明提供一种相变材料导热系数测试装置，包括底座和顶块，所述底座设置有凹槽，顶块与所述底座固定连接，所述顶块设置有锥形孔，所述锥形孔与所述凹槽连通，所述顶块和所述底座形成有储液空间，所述锥形孔的内侧壁能够承载所述相变材料，所述测试探头设置在所述底座和所述顶块之间，所述测试探头的至少部分位于所述储液空间内。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，还包括过滤件，所述过滤件设置在所述锥形孔内，所述过滤件与所述锥形孔的内侧壁接触，所述过滤件用于承载所述相变材料。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，所述过滤件的顶面低于所述顶块的顶面。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，还包括定位组件，所述定位组件包括定位块、螺柱和螺母，所述定位块能够与所述测试探头抵接，所述螺柱与所述底座固定连接，所述定位块与所述螺柱滑动连接，所述螺母与所述螺柱螺纹连接，所述螺母能够与所述定位块抵接。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，所述底座设置有嵌入槽，所述测试探头能够与所述嵌入槽的底壁接触，所述定位块能够与所述嵌入槽的内侧壁配合。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，还包括顶盖，所述顶盖的形状为半球形，所述顶盖设置在所述顶块的上方，所述顶盖与所述顶块可拆卸连接。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，还包括中间块，所述中间块设置在所述底座和所述顶块之间，所述中间块设置有通孔，所述通孔和所述凹槽连通，所述通孔和所述锥形孔连通。

作为相变材料导热系数测试装置的优选技术方案，所述底座还设置有放泄孔，所述放泄孔与所述凹槽连通，所述放泄孔内螺纹连接有放泄螺塞，所述放泄螺塞用于封堵所述放泄孔。

本发明提供一种相变材料导热系数测试装置的使用方法，应用于上述任一方案的的相变材料导热系数测试装置，所述相变材料导热系数测试装置的使用方法包括：

所述底座和所述顶块固定连接，将所述测试探头的至少部分位于所述储液空间内；

将相变材料放置在所述锥形孔的内侧壁；

对所述相变材料导热系数测试装置以预设温度和预设时间进行加热。

作为相变材料导热系数测试装置的使用方法的优选技术方案，所述预设温度大于等于所述相变材料的相变温度。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种相变材料导热系数测试装置，通过锥形孔的内侧壁承载相变材料，并将测试探头的至少部分设置在储液空间内，在进行测试时，将装置整体进行加热直至相变材料变为液态，液态的相变材料沿着储液空间流淌并漫过测试探头，在测试的过程中温度稳定且操作简单，同时也保证了结果的准确，并且无需对相变材料转运，亦不存在转运过程中液态的相变材料泼洒的安全风险。

附图说明

图1为本发明实施例中相变材料导热系数测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中相变材料导热系数测试装置隐去顶盖后的结构示意图；

图3为本发明实施例中相变材料导热系数测试装置的剖视图；

图4为本发明实施例中相变材料导热系数测试装置的半剖视图；

图5为本发明实施例中相变材料导热系数测试装置的局部剖视图。

图中：

1、底座；11、凹槽；12、放泄孔；2、中间块；21、通孔；3、顶块；31、锥形孔；4、顶盖；5、过滤件；61、螺柱；62、螺母；63、定位块；71、短螺栓；72、长螺栓；73、放泄螺栓。

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、完整的描述，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作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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图5所示，本发明提供一种相变材料导热系数测试装置，本实施例中的相变材料为高温状态下液化的相变材料。相变材料导热系数测试装置包括测试探头(图中未示出)、底座1、中间块2和顶块3。底座1设置有凹槽11，中间块2设置有通孔21，顶块3设置有锥形孔31。中间块2设置在底座1和顶块3之间，底座1和中间块2通过短螺栓71固定连接，顶块3、中间块2和底座1通过长螺栓72固定连接。底座1、中间块2和顶块3均为长方体制件。短螺栓71的数量优选为四个，四个短螺栓71分别位于四边的中部位置。长螺栓72的数量优选为四个，四个长螺栓72分别位于四角的位置，从而避免与短螺栓71干涉。底座1、中间块2和顶块3固定连接后，凹槽11、通孔21和锥形孔31相连通，且凹槽11、通孔21和锥形孔31对正设置。锥形孔31的孔径从上到下逐渐减小。锥形孔31的下端直径与通孔21的直径相等，通孔21的直径与凹槽11的直径相等。锥形孔31、通孔21和凹槽11共同形成储液空间。锥形孔31的内侧壁能够承载固态的相变材料。测试探头设置在底座1和顶块3之间，测试探头的至少部分位于储液空间内。在本实施例中，优选为将测试探头的圆形镍丝部位放入储液空间内。当固态的相变材料在高温下变为液态后，液态的相变材料在储液空间内向下流淌，直至漫过测试探头的至少部分，从而测试探头能够测量相变材料的导热系数。测试过程中温度稳定，测试结果准确。并且不需要对材料进行转移，也降低了安全风险。

具体地，如图3所示，相变材料导热系数测试装置还包括定位组件。定位组件包括定位块63、螺柱61和螺母62。定位块63能够与测试探头抵接。螺柱61与底座1固定连接，连接方式优选为螺纹连接或焊接连接。定位块63与螺柱61滑动连接，定位块63能够沿着螺柱61的轴线方向滑动，螺母62与螺柱61螺纹连接，螺母62能够与定位孔抵接。螺柱61和螺母62的数量均优选为两个，两个螺柱61沿底座1的宽度方向设置。底座1上设置有嵌入槽，测试探头能够与嵌入槽的底壁接触，定位块63能够与嵌入槽的内侧壁配合。在测试相变材料的导热系数时，将测试探头从定位块63的下方穿过，并从中间块2和底座1之间延伸至储液空间内，将中间块2和底座1固定连接。将定位块63与嵌入槽配合，并旋合两个螺柱61上的螺母62，使螺母62与定位孔抵接，从而定位块63将测试探头压紧在底座1上，避免测试探头在测量过程中位置发生移动导致测试结果受到影响。

进一步地，如图1-图3所示，相变材料导热系数测试装置还包括过滤件5，过滤件5设置在锥形孔31内。过滤件5与锥形孔31的内侧壁接触，过滤件5用于承载相变材料。为避免在加热过程中过滤件5损坏，本实施例中的过滤件5可以是金属制件，并且设置有若干个过滤孔，过滤孔的孔径根据实际需求确定，具体的过滤件5的材质与顶块3的材质相同。过滤件5也可以是设置有多个过滤孔的陶瓷制件。过滤件5的设置，能够有效过滤掉相变材料中包含的较大颗粒杂质，以降低对测试结果的影响。同时，过滤件5的设置，固态的相变材料液化后通过过滤孔滴落，从而保证仅有液态的相变材料向下流淌，不会出现固液混合的相变材料流淌的情况，测试探头附近的液态的相变材料的温度分布更加均匀，对检测结果的影响更小。

更进一步地，如图2-图3所示，为避免液态的相变材料在过滤件5的上方堆积导致漫溢。过滤件5的顶面低于顶块3的顶面，从而液态的相变材料能够少量堆积在过滤件5的上方而不发生漫溢，避免造成材料浪费。

可选地，如图1和图4所示，相变材料导热系数测试装置还包括顶盖4。顶盖4的形状优选为半球形。半球形顶盖4的半径等于锥形孔31上端的直径。顶盖4位于顶块3的上方，顶盖4与顶块3可拆卸连接，连接方式优选为卡接。顶盖4的设置，避免固态的相变材料内部存在气泡爆裂导致在加热的过程中液滴飞溅。顶盖4上还设置有多个透气孔(图中未示出)，以平衡装置内外部的压强。

可选地，如图4-图5所示，底座1上还设置有放泄孔12，放泄孔12与凹槽11连通。放泄孔12低于凹槽11的底部，从而保证液态的相变材料能够顺畅地排出。放泄孔12内螺纹连接有放泄螺塞，放泄螺塞用于封堵放泄孔12。在测试完毕后，旋出放泄螺塞，以排空液态的相变材料进行回收，减少浪费。

本发明提供一种相变材料导热系数测试装置的使用方法，应用于本实施例中的相变材料导热系数测试装置。该相变材料导热系数测试装置的使用方法包括：将测试探头设置在底座1和中间块2之间，并使测试探头的至少部分位于储液空间内。在本实施例中，具体为将测试探头的圆形镍丝部位放入储液空间内。通过四个短螺栓71将底座1和中间块2固定连接，通过四个长螺栓72将顶块3、中间块2和底座1固定连接。旋入螺母62，使定位块63与嵌入凹槽11配合并压紧在底座1上。安装过滤件5，将固态的相变材料放置在过滤件5上，盖上顶盖4，旋紧放泄螺塞。将相变材料导热系数测试装置放置在加热装置中，以预设温度及预设时间进行加热。固态的相变材料转变为液态后向下流淌并漫过测试探头位于储液空间内的部分，以测试导热系数。

具体地，预设温度大于或等于相变材料的相变温度，预设时间大于或等于30分钟，以保证固态的相变材料全部转变为液态，并且液态的相变材料温度分布均匀，从而降低对测试结果的影响。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。