Въведение
PCM (Phase Change Materials) са материали, които се използват като системи за съхранение на латентна топлина. Еталпията на фазовия преход от твърдо в течно състояние се използва за съхранение на топлина. Областта на приложение на системите за латентно съхранение на топлина се простира от джобни отоплителни уреди до функционални текстилни материали и елементи за стени и тавани в строителството. Термофизичните свойства на PCM проба от растителни екстракти са изследвани с помощта на LFA 467 HyperFlash® и DSC 204 F1 Phoenix® .
Условия за изпитване
LFA:
- 30°C до 150°C твърда проба в стандартния държач за проби (нагряване)
- 220°C до 30°C течна проба в PEEK държач за проби (охлаждане), вж. фигура 1
DSC:
- -нагряване и охлаждане от 10°C до 225°C
Резултати от измерването
На фигура 2 е показано нагряването и охлаждането на пробата от PCM с помощта на DSC. Топенето на образеца започва при приблизително 165 °C (начало), но кристализацията по време на охлаждането започва отново едва при приблизително 123 °C. Този ефект може да се наблюдава и при измерванията на LFA. Червените квадратчета на фигура 3 представят термичната дифузия на PCM пробата по време на охлаждане (от течно в твърдо състояние). Стъпката в топлинната дифузия може да се свърже с фазовия преход. Тъй като точките на измерване са записани по време на охлаждане, фазовият преход се появява между 120 °C и 150 °C. Червените триъгълници на фигура 3 представят топлинната дифузия по време на нагряване на пробата от PCM. И двете измервания са в добро съответствие помежду си. Само при 150°C се наблюдава значителна разлика, която се дължи на различните състояния на пробите (течно и твърдо), произтичащи от различните температури на топене и кристализация.
На фигура 4 са показани термофизичните свойства при нагряване на пробата от PCM между 30°C и 220°C като комбинация от двете измервания. Фазовият преход от твърдо към течно състояние може да бъде ясно идентифициран в термичната дифузия, както и в специфичния топлинен капацитет и коефициента на топлопроводност чрез стъпка между 150°C и 180°C.
Резюме
Специалният държач за проби за течности и пасти (PEEK държач за проби) позволява изследване на топлинната дифузия на PCM проби дори в стопилката чрез LFA. Сравнителните измервания със и без държача за течни проби в твърдия диапазон са в добро съответствие, стига да има добър контакт между пробата и държача за проби (3-слоен анализ). DSC измерванията позволяват да се направят заключения относно поведението на пробите при топене и кристализация и дават данни за специфичния топлинен капацитет. На базата на измерванията по двата метода впоследствие могат да се направят надеждни твърдения за топлопроводимостта на пробата от PCM в твърдо и течно състояние.