Bevezetés
A PCM (fázisváltó anyagok) olyan anyagok, amelyeket latens hőtároló rendszerekként használnak. A szilárd-folyadék fázisátalakulás entalpiáját használják fel a hőtárolásra. A latens hőtároló rendszerek alkalmazási területe a zsebmelegítőktől a funkcionális textíliákon át az épületek fal- és mennyezeti elemeiig terjed. A növényi kivonatokból álló PCM-minták termofizikai tulajdonságait az LFA 467 HyperFlash® és a DSC 204 F1 Phoenix® segítségével vizsgálták.
Vizsgálati feltételek
LFA:
- 30°C és 150°C közötti szilárd minta a szabványos mintatartóban (fűtés)
- 220°C és 30°C közötti hőmérsékletű folyékony minta a PEEK mintatartóban (hűtés), lásd az 1. ábrát
DSC:
- -10°C és 225°C közötti fűtés és hűtés
Mérési eredmények
A 2. ábra a PCM-mintának a DSC segítségével történő melegítését és hűtését mutatja. A minta olvadása kb. 165°C-on kezdődik (kezdeti hőmérséklet), a hűtés során történő KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás azonban csak kb. 123°C-on indul újra. Ez a hatás az LFA méréseknél is megfigyelhető. A 3. ábrán a piros négyzetek a PCM-mintának a hűtés során (folyadékból szilárddá válás) bekövetkező hődiffúziós képességét jelölik. A hővezető képességben bekövetkező ugrás a fázisátalakulással hozható összefüggésbe. Mivel a mérési pontokat hűtés közben vettük fel, a FázisátmenetekA fázisátalakulás (vagy fázisváltás) kifejezést leggyakrabban a szilárd, folyékony és gáz halmazállapotok közötti átmenetek leírására használják.fázisátmenet 120°C és 150°C között jelenik meg. A 3. ábrán a piros háromszögek a PCM-minta melegítése közbeni hődiffúziós tényezőt jelölik. Mindkét mérés jó összhangban van egymással. Csak 150°C-nál látható jelentős különbség, ami a minták eltérő olvadási és kristályosodási hőmérsékletből eredő eltérő állapotának (folyékony és szilárd) tulajdonítható.
A 4. ábra a PCM-mintának 30°C és 220°C közötti melegítése során mért termofizikai tulajdonságokat mutatja a két mérés kombinációjaként. A szilárd-folyékony FázisátmenetekA fázisátalakulás (vagy fázisváltás) kifejezést leggyakrabban a szilárd, folyékony és gáz halmazállapotok közötti átmenetek leírására használják.fázisátmenet egyértelműen azonosítható a hődiffúziós képességben, valamint a fajlagos hőkapacitásban és a hővezetésben 150°C és 180°C közötti lépéssel.
Összefoglaló
A folyadékokhoz és pasztákhoz való speciális mintatartó (PEEK mintatartó) lehetővé teszi a PCM-minták Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság, amely az instacionárius hővezetés jellemzésére szolgál. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képességének vizsgálatát még az olvadékba is, LFA segítségével. A szilárd tartományban a folyadék mintatartóval és anélkül végzett összehasonlító mérések jó egyezést mutatnak, amennyiben a minta és a mintatartó között jó az érintkezés (3 rétegű elemzés). A DSC-mérések lehetővé teszik a minták olvadási és kristályosodási viselkedésére vonatkozó következtetések levonását, és adatokat szolgáltatnak a fajlagos hőkapacitásról. Mindkét módszer méréseiből később megbízható kijelentések tehetők a PCM-minták szilárd és folyékony tartományban mért Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességéről.