Введение
PCM (Phase Change Materials) - это материалы, которые используются в качестве латентных систем хранения тепла. Таким образом, энтальпия фазового перехода твердого тела в жидкость используется для аккумулирования тепла. Область применения систем хранения скрытого тепла простирается от карманных обогревателей до функционального текстиля и элементов стен и потолков в строительстве. Теплофизические свойства образца PCM из растительных экстрактов были исследованы с помощью LFA 467 HyperFlash® и DSC 204 F1 Phoenix® .
Условия испытаний
LFA:
- от 30°C до 150°C твердый образец в стандартном держателе образца (нагрев)
- от 220°C до 30°C жидкий образец в держателе образца из ПЭЭК (охлаждение), см. рисунок 1
DSC:
- -нагрев и охлаждение от 10°C до 225°C
Результаты измерений
На рис. 2 показано нагревание и охлаждение образца ПКМ с помощью ДСК. Плавление образца начинается примерно при 165°C (начало), кристаллизация при охлаждении, однако, снова начинается только при 123°C. Этот эффект также прослеживается при измерениях LFA. Красные квадраты на рисунке 3 представляют собой тепловую диффузию образца ПКМ во время охлаждения (из жидкого состояния в твердое). Скачок в тепловой диффузии может быть связан с фазовым переходом. Поскольку точки измерения регистрировались во время охлаждения, фазовый переход происходит между 120 и 150 °C. Красные треугольники на рисунке 3 представляют собой тепловую диффузию при нагревании образца ПКМ. Оба измерения находятся в хорошем согласии друг с другом. Только при 150°C наблюдается значительная разница, которая объясняется различными состояниями образцов (жидкое и твердое), возникающими из-за различия температур плавления и кристаллизации.
На рисунке 4 показаны теплофизические свойства при нагревании образца ПКМ от 30°C до 220°C как комбинация двух измерений. Фазовый переход из твердого состояния в жидкое можно четко определить по теплопроводности, а также по удельной теплоемкости и теплопроводности с помощью ступени между 150°C и 180°C.
Резюме
Специальный держатель образца для жидкостей и паст (держатель образца PEEK) позволяет исследовать тепловую диффузию образцов ПКМ даже в расплаве с помощью LFA. Сравнительные измерения с держателем для жидких образцов и без него в твердом диапазоне хорошо согласуются при условии хорошего контакта между образцом и держателем (3-слойный анализ). Измерения методом ДСК позволяют сделать выводы о плавлении и кристаллизации образцов и получить данные об удельной теплоемкости. На основании измерений, проведенных обоими методами, можно сделать надежные выводы о теплопроводности образца ПКМ в твердом и жидком состоянии.