مقدمة
PCM (المواد المتغيرة الطور) هي مواد تُستخدم كنظم تخزين الحرارة الكامنة. وبالتالي يتم استخدام إنثالبي الانتقال من الطور الصلب إلى الطور السائل لتخزين الحرارة. ويمتد مجال تطبيق أنظمة تخزين الحرارة الكامنة من سخانات الجيب إلى المنسوجات الوظيفية إلى عناصر الجدران والأسقف في تشييد المباني. تم فحص الخواص الفيزيائية الحرارية لعينة من مستخلصات نباتية من مستخلصات PCM بمساعدة LFA 467 HyperFlash® و DSC 204 F1 Phoenix® .
شروط الاختبار
LFA:
- عينة صلبة من 30 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية في حامل العينة القياسي (تسخين)
- عينة سائلة من 220 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية في حامل عينة PEEK (تبريد)، انظر الشكل 1
DSC:
- -تسخين وتبريد من 10 درجات مئوية إلى 225 درجة مئوية
نتائج القياس
يوضح الشكل 2 تسخين وتبريد عينة PCM بواسطة DSC. يبدأ ذوبان العينة عند درجة حرارة 165 درجة مئوية تقريبًا (البداية)، ومع ذلك لا يبدأ التبلور أثناء التبريد إلا عند درجة حرارة 123 درجة مئوية تقريبًا. يمكن رؤية هذا التأثير أيضًا في قياسات LFA. تمثل المربعات الحمراء في الشكل 3 الانتشار الحراري لعينة PCM أثناء التبريد (من سائل إلى صلب). يمكن ربط الخطوة في الانتشار الحراري بالانتقال الطوري. وبما أنه تم تسجيل نقاط القياس أثناء التبريد، يظهر انتقال الطور بين 120 درجة مئوية و150 درجة مئوية. تمثل المثلثات الحمراء في الشكل 3 الانتشار الحراري أثناء تسخين عينة PCM. يتوافق كلا القياسين بشكل جيد مع بعضهما البعض. ولا يمكن رؤية اختلاف كبير إلا عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، وهو ما يُعزى إلى اختلاف حالات العينات (السائلة والصلبة) الناتجة عن اختلاف درجات حرارة الذوبان والتبلور.
ويوضح الشكل 4 الخواص الفيزيائية الحرارية بعد تسخين عينة PCM بين 30 درجة مئوية و220 درجة مئوية كمزيج من القياسين. يمكن تحديد الانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بوضوح في الانتشار الحراري وكذلك في السعة الحرارية النوعية والتوصيل الحراري عن طريق خطوة بين 150 درجة مئوية و180 درجة مئوية.
الملخص
يسمح حامل العينة الخاص للسوائل والمعاجين (حامل عينة PEEK) بفحص الانتشار الحراري لعينات PCM حتى في الذوبان، عن طريق LFA. تتوافق القياسات المقارنة مع حامل العينة السائل وبدونه في النطاق الصلب بشكل جيد طالما كان هناك اتصال جيد بين العينة وحامل العينة (تحليل 3 طبقات). وتسمح قياسات DSC باستخلاص استنتاجات حول سلوك الذوبان والتبلور للعينات وتنتج بيانات عن السعة الحرارية النوعية. ومن خلال قياسات كلتا الطريقتين، يمكن بعد ذلك الحصول على بيانات موثوقة حول التوصيل الحراري لعينة PCM في النطاق الصلب والسائل.