Wprowadzenie
PCM (Phase Change Materials) to materiały, które są wykorzystywane jako systemy magazynowania ciepła utajonego. W ten sposób entalpia przejścia fazowego między ciałem stałym a cieczą jest wykorzystywana do magazynowania ciepła. Zakres zastosowań systemów magazynowania ciepła rozciąga się od grzejników kieszonkowych, przez funkcjonalne tekstylia, po elementy ścienne i sufitowe w budownictwie. Właściwości termofizyczne próbki PCM ekstraktów roślinnych zostały zbadane za pomocą LFA 467 HyperFlash® i DSC 204 F1 Phoenix® .
Warunki testu
LFA:
- 30°C do 150°C próbka stała w standardowym uchwycie próbki (ogrzewanie)
- 220°C do 30°C ciekła próbka w uchwycie na próbki PEEK (chłodzenie), patrz rysunek 1
DSC:
- -ogrzewanie i chłodzenie od 10°C do 225°C
Wyniki pomiarów
Rysunek 2 przedstawia ogrzewanie i chłodzenie próbki PCM za pomocą DSC. Topnienie próbki rozpoczyna się w temperaturze około 165°C (początek), KrystalizacjaKrystalizacja to fizyczny proces twardnienia podczas tworzenia i wzrostu kryształów. Podczas tego procesu uwalniane jest ciepło krystalizacji.krystalizacja podczas chłodzenia rozpoczyna się jednak ponownie dopiero w temperaturze około 123°C. Efekt ten można również zaobserwować w przypadku pomiarów LFA. Czerwone kwadraty na rysunku 3 przedstawiają dyfuzyjność termiczną próbki PCM podczas chłodzenia (od cieczy do ciała stałego). Krok w dyfuzyjności termicznej może być związany z przejściem fazowym. Ponieważ punkty pomiarowe zostały zarejestrowane podczas chłodzenia, Przejścia fazoweTermin przejście fazowe (lub zmiana fazy) jest najczęściej używany do opisania przejść między stanem stałym, ciekłym i gazowym. przejście fazowe pojawia się między 120°C a 150°C. Czerwone trójkąty na rysunku 3 przedstawiają dyfuzyjność cieplną podczas ogrzewania próbki PCM. Oba pomiary są ze sobą zgodne. Jedynie w temperaturze 150°C można zaobserwować znaczącą różnicę, którą można przypisać różnym stanom próbek (ciekłym i stałym) wynikającym z różnych temperatur topnienia i krystalizacji.
Rysunek 4 przedstawia właściwości termofizyczne podczas ogrzewania próbki PCM w temperaturze od 30°C do 220°C jako połączenie dwóch pomiarów. Punkt przecięciaW teście reologicznym, takim jak przemiatanie częstotliwości lub przemiatanie czas/temperatura, punkt przecięcia jest wygodnym punktem odniesienia wskazującym punkt "przejścia" próbki.Przejście z fazy stałej do ciekłej można wyraźnie zidentyfikować w dyfuzyjności cieplnej, a także w pojemności cieplnej właściwej i przewodności cieplnej w zakresie od 150°C do 180°C.
Podsumowanie
Specjalny uchwyt na próbki cieczy i past (uchwyt na próbki PEEK) umożliwia badanie dyfuzyjności cieplnej próbek PCM nawet w stanie stopionym, za pomocą LFA. Pomiary porównawcze z i bez uchwytu próbki cieczy w zakresie ciał stałych są zgodne, o ile istnieje dobry kontakt między próbką a uchwytem próbki (analiza 3-warstwowa). Pomiary DSC pozwalają na wyciągnięcie wniosków na temat topnienia i krystalizacji próbek oraz dostarczają danych na temat pojemności cieplnej właściwej. Na podstawie pomiarów wykonanych obiema metodami można następnie sformułować wiarygodne stwierdzenia dotyczące przewodności cieplnej próbki PCM w zakresie ciał stałych i cieczy.