本发明属于液体工质热管理性能测试领域，具体涉及一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法。
背景技术：
目前，热管理技术被应用的领域越来越多，如汽车发动机机舱热管理、飞机综合机电系统的热管理、潜艇舱室热管理及电动汽车的动力电池热管理等。采用热管理技术后能够使热管理对象所处的温度处于控制温度范围内，从而明显提高舱室环境的舒适性、提升热管理对象的性能指标或延长使用寿命等。由于应用于不同领域或场合的热管理系统都需要依靠自身所用的工质来实现热管理效果，因此热管理系统的性能与热管理系统的工质关系重大。现有的热管理系统和方法主要有空气冷却，固体相变材料冷却和液体循环冷却。空气冷却又分为空气自然对流冷却和空气强制对流冷却，借助空气的流动来对高温表面或高温的空间进行降温，其工作原理是通过冷空气与高温表面或高温空间进行对流换热，从而实现降温目的。但是，空气自身热容较小单位体积的空气能够容纳的热量有限且空气自身的导热性能较差，因此无论是空气的自然对流和强制对流，热管理性能均较差。特别是动力电池、电子芯片等在工作时产生的热量较大，空气冷却热管理性能难以满足要求。
热管理技术中的固体相变材料冷却包括纯相变材料冷却和复合相变材料冷却，主要是指将相变材料做成定型的状态，即将相变材料与定型的泡沫金属、碳架或其他导热系数较高的材料进行复合。复合后的材料既具备较大的相变储热能力又具有优良的导热性能。如，有学者用大分子烯烃嵌段共聚物结合碳纳米片形成聚合物网络包覆石蜡，复合相变材料具备高导热、柔性，同时克服了泄露的问题。但是定型相变材料由于流动性受到限制，应用场合受到很大限制，实际的应用中并不普及。
液体冷却式热管理技术是指以水或相变乳液(还包括相变胶囊乳液)为工质，利用水和相变乳液流动性好且热容量大的优点对特定对象进行热管理。特别是相变乳液兼具流动性好和相较于水有更高的热容作为热管理系统的工质被研究的越来越多。以相变乳液为工质的热管理系统其性能指标的优劣直接受到乳液性能(包括升温速率、导热、储热、均匀性等)的影响，而测试获得准确的乳液样品的性能指标对于评估乳液的性能，进而判断基于乳液的热管理系统的性能至关重要。
现有的针对相变乳液性能测试的系统存在着测试精度不高或测试样品与测试参数不匹配的问题，特别是当相变乳液管内流动时能够实时测量相变乳液温度并取样测试其他性能指标，现有技术难以实现。现有的测试技术还多是依靠外加动力泵使乳液在管内循环流动，通过测试不同工质的性能来定量比较相变乳液的性能。但是动力泵的抽吸和叶轮的旋转不仅会对乳液的结构造成破坏导致测试困难，还会增加乳液的扰动导致乳液温度升高造成测试数据失准并增加功耗。另外，现有的测试系统或方法主要通过改变动力泵的功率来改变管内乳液的流动情况，功率不同时同一样品测试所获得的数值也可能差异较大。因此，目前仍然缺少一种能够避免动力泵等器件干扰且精度较高、能够在管内工质流动时实时取样的依靠不同重力控制流速的测试工质热管理性能的系统及方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统及方法。本发明的测试系统依靠不同大小的重力作用使管内工质自然流动，并能在流动过程中测试工质的热管理性能和工况，主要包含主测试部分和辅助测试部分。
本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其包括依次首尾相连并共同构成循环回路的第一测试管路、第二测试管路、第一辅助测试管路和第二辅助测试管路；
所述第一测试管路上包括若干储液装置，每个储液装置距离第一测试管路的高度不同且均通过带有控制阀的管路与第一测试管路相连通；
所述第二测试管路为竖直的管道，管内工质的流动方向为由上至下；沿工质流动方向，所述第二测试管路依次设有第一取样口、第一温度传感器、带有第二温度传感器的水浴箱、第一压力测试装置、第三温度传感器、第二取样口、带有第四温度传感器的加热器、第五温度传感器、第二压力测试装置和第三取样口；
沿管内工质的流动方向，所述第一辅助测试管路上依次设有第一流量计、第四取样口、液位计、第二流量计、第五取样口和搅拌装置，所述第二辅助测试管路上依次设有第六取样口、动力泵和第七取样口。
作为优选，所述水浴箱为恒温水浴箱，加热器为恒定功率加热器。
作为优选，所有所述储液装置之间均通过带有控制阀的管路连通。
作为优选，所有取样口上均分别设有取样器。
作为优选，所有温度传感器均分别通过数据传输线与数据采集仪连接，将温度传感器采集到的信号通过数据采集仪实时显示。
作为优选，沿工质流动方向，所述若干储液装置距离第一测试管路的高度依次递减。
作为优选，所述第一流量计和第二流量计均为电磁流量计。
作为优选，所述搅拌装置为设有搅拌器的搅拌池。
作为优选，所述第一压力测试装置和第二压力测试装置均为压力变送器。
第二方面，本发明提供了一种基于上述任一所述多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统测试液体工质热管理性能的方法，其具体如下：
根据流速设定值，使待测试的液体工质从目标高度的储液装置中流入第一测试管路；液体工质沿着第一测试管路流入第二测试管路，在第二测试管路中通过重力作用由上至下流动，并依次经过第一取样口、第一温度传感器、带有第二温度传感器的水浴箱、第一压力测试装置、第三温度传感器、第二取样口、带有第四温度传感器的加热器、第五温度传感器、第二压力测试装置和第三取样口；通过第一取样口对液体工质的初始状态取样测试，通过第一温度传感器对液体工质的初始温度进行测量；通过水浴箱对液体工质进行保温处理，使得进入加热器中的液体工质初始温度相同，通过第二温度传感器实时监测水浴箱中液体工质的变化情况；所述加热器用于模拟待通过液体工质进行热管理的目标对象，通过第四温度传感器实时监测液体工质流经加热器前后加热器的温度变化情况；通过第一压力测试装置和第二压力测试装置测量液体工质流经加热器前后的压力变化情况；通过第三温度传感器和第五温度传感器测量液体工质流经加热器前后的温度变化；通过第二取样口和第三取样口对液体工质取样以测试液体工质流经加热器前后的状态变化情况；
液体工质从第二测试管路流出后进入第一辅助测试管路，并依次经过第一流量计、第四取样口、液位计、第二流量计、第五取样口和搅拌装置；通过液位计判断液体工质在第一辅助测试管路内的流动状态，通过定期开启搅拌装置以避免液体工质结块凝结；液体工质随后通过动力泵的作用经由第二辅助测试管路抽吸回第一测试管路中，用于液体工质热管理性能指标的下次测量；
若液体工质的热管理性能指标能够经由第二测试管路的各装置测量获得，则无需开启第一辅助测试管路上的各装置。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
1)本发明在第一测试管路上设有多个高度不同的储液装置以提供给管内工质流动的动力，高度不同则工质流动的动力不同，工质的流动速度也会大小不同；通过选择合适高度的储液装置来控制工质的流速，以便达到所需要求。
2)本发明在加热器前设有水浴箱，使得进入加热器的工质温度保持一致，避免了工质在流动过程中由于热散失等热量损耗途径造成的温度不一致，减小了外部原因对工质热管理性能测试的影响。
3)本发明通过设置加热器来模拟需要热管理的对象，能够根据被模拟对象的不同灵活的调节所需加热温度，当工质流经加热器时，通过监测加热器的温度变化情况，能够反映出工质的热管理性能。
4)本发明的各个管路上设有多个取样口和测试装置，能够实时测量不同位置工质的温度、压力等性能指标，不能直接测量的性能指标可以通过取样口取样，随后通过二次测量来获得。
5)本发明通过设置搅拌装置，能够对凝结成块的工质进行搅拌均匀，防止工质堵塞管路。
6)本发明的辅助测试部分能够根据需要选择使用，当需要对工质进行二次测量或需要工质反复流动时，借助第一辅助测试管路和第二辅助测试管路能够实现。
附图说明
图1为本发明系统的整体示意图；
图2为本发明主测试部分的局部示意图；
图3为本发明辅助测试部分的局部示意图；
图中附图标记为：1-1第一储液装置；1-2第二储液装置；1-3第三储液装置；1-4第四储液装置；2-1第一控制阀；2-2第二控制阀；2-3第三控制阀；2-4第四控制阀；2-5第五控制阀；2-6第六控制阀；2-7第七控制阀；3第一测试管路；4第二测试管路；5水浴箱；6-1第一压力测试装置；6-2第二压力测试装置；7加热器；8第一流量计；9液位计；10液位标尺；11第二流量计；12搅拌装置，13搅拌器；14第一辅助测试管路；15第二辅助测试管路；16动力泵；17温度传感器；18-1第一数据传输线；18-2第二数据传输线；18-3第三数据传输线；18-4第四数据传输线；18-5第五数据传输线；19-1第一取样口；19-2第二取样口；19-3第三取样口；19-4第四取样口；19-5第五取样口；19-6第六取样口；19-7第七取样口；20-1第一取样器；20-2第二取样器；20-3第三取样器；20-4第四取样器；20-5第五取样器；20-6第六取样器；20-7第七取样器；21数据采集仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，为本发明提供的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，该多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统主要包括两部分，即主测试部分和辅助测试部分。其中，主测试部分包括第一测试管路3和第二测试管路4，辅助测试部分包括第一辅助测试管路14和第二辅助测试管路15，第一测试管路3、第二测试管路4、第一辅助测试管路14和第二辅助测试管路15依次首尾相连并共同构成循环回路。
如图2所示，为多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统的主测试部分。在第一测试管路3上设有多个储液装置，每个储液装置距离第一测试管路3的高度均不同，共同形成具有一定高度梯度的储液组件，每个储液装置均通过带有控制阀的管路与第一测试管路3相连通。这是由于高度不同工质流动的动力不同，工质的流动速度也会大小不同，因此可以根据所需的工质流动速度选择工质从对应高度的储液装置中流出。
在本实施例中，可以将储液装置设置为四个，分别为第一储液装置1-1、第二储液装置1-2、第三储液装置1-3和第四储液装置1-4，第一储液装置1-1、第二储液装置1-2、第三储液装置1-3和第四储液装置1-4与第一测试管路3之间的高度依次降低。在第一储液装置1-1与第一测试管路3连接的管路上设有第二控制阀2-2，在第二储液装置1-2与第一测试管路3连接的管路上设有第四控制阀2-4，在第三储液装置1-3与第一测试管路3连接的管路上设有第六控制阀2-6，在第四储液装置1-4下游的第一测试管路3上设有第七控制阀2-7，实际上也可在第四储液装置1-4与第一测试管路3连接的管路上设置第七控制阀2-7。为了使本发明系统的操作更为简便，可以将所有储液装置之间均通过带有控制阀的管路相连通，在本实施例中，第一储液装置1-1和第二储液装置1-2之间的连通管路上设有第一控制阀2-1，第二储液装置1-2和第三储液装置1-3之间的连通管路上设有第三控制阀2-3，第三储液装置1-3和第四储液装置1-4之间的连通管路上设有第五控制阀2-5。实际应用时，可以将需要被测量的工质放入第一储液装置1-1中，若所选第一储液装置1-1高度不合适，需要降低高度以减小工质流速的话，则打开对应的第一控制阀2-1，关闭第二控制阀2-2，使工质向下沿着管道流动进入下一级第二储液装置1-2中。若选择的第一储液装置1-1高度满足要求，则关闭第一控制阀2-1，打开对应的第二控制阀2-2和第七控制阀2-7，让工质由第一储液装置1-1沿第一测试管路3进入第二测试管路4。同样地，当所选的第二储液装置1-2高度仍然过高时，打开第三控制阀2-3，使工质沿着管道进入第三储液装置1-3；当所选择的第二储液装置1-2高度满足要求，则打开第四控制阀2-4和第七控制阀2-7，让工质由第二储液装置1-2沿第一测试管路3进入第二测试管路4。对于高度依次降低的其他储液装置，以此类推，在此不再赘述。
第二测试管路4为竖直的管道，因此当工质沿第一测试管路3进入第二测试管路4时，管内工质在重力的作用下由上至下流动。沿工质流动方向，第二测试管路4依次设有第一取样口19-1、第一温度传感器17-1、带有第二温度传感器17-2的水浴箱5、第一压力测试装置6-1、第三温度传感器17-3、第二取样口19-2、带有第四温度传感器17-4的加热器7、第五温度传感器17-5、第二压力测试装置6-2和第三取样口19-3。
在实际应用时，水浴箱5可以采用恒温水浴箱，加热器7可以采用恒定功率加热器。为了取样方便，在每个取样口上分别设有取样器，也就是说，在第一取样口19-1上设有第一取样器20-1，在第二取样口19-2上设有第二取样器20-2，在第三取样口19-3上设有第三取样器20-3。通过取样口和配套的取样器能够实时对管内工质进行取样测试，取样口上设置的取样器能够自由控制开闭，防止样品泄露。所有温度传感器均分别通过数据传输线与数据采集仪21连接，将温度传感器采集到的信号通过数据采集仪21实时显示，也就是说，第一温度传感器17-1通过第一数据传输线18-1与数据采集仪21连接，第二温度传感器17-2通过第二数据传输线18-2与数据采集仪21连接，第三温度传感器17-3通过第三数据传输线18-3与数据采集仪21连接，第四温度传感器17-4通过第四数据传输线18-4与数据采集仪21连接，第五温度传感器17-5通过第五数据传输线18-5与数据采集仪21连接。
如图3所示，为多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统的辅助测试部分。沿管内工质的流动方向，第一辅助测试管路14上依次设有第一流量计8、第四取样口19-4、液位计9、第二流量计11、第五取样口19-5和搅拌装置12。沿管内工质的流动方向，第二辅助测试管路15上依次设有第六取样口19-6、动力泵16和第七取样口19-7。在实际应用时，第一流量计8和第二流量计11均可以采用电磁流量计，也可以采用其他现有能够购买到的流量计。第一压力测试装置6-1和第二压力测试装置6-2均可以采用压力变送器，或者其他现有的能够购买到的压力检测装置。搅拌装置12可以采用带有搅拌器13的搅拌池结构，也可以采用其他的一体式搅拌装置。在第四取样口19-4上设有第四取样器20-4，在第五取样口19-5上设有第五取样器20-5。
利用上述多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统测试液体工质热管理性能的方法，具体如下：
根据流速设定值，使待测试的液体工质从目标高度的储液装置中流入第一测试管路3。也就是说，由于从不同高度的储液装置中流出的流体工质速度不同，因此可以根据实际需要选择某个高度的储液装置，使待测试的液体工质从该高度的储液装置中流出。液体工质沿着第一测试管路3流入第二测试管路4，在第二测试管路4中通过重力作用由上至下流动，并依次经过第一取样口19-1、第一温度传感器17-1、带有第二温度传感器17-2的水浴箱5、第一压力测试装置6-1、第三温度传感器17-3、第二取样口19-2、带有第四温度传感器17-4的加热器7、第五温度传感器17-5、第二压力测试装置6-2和第三取样口19-3，具体如下：
工质首先通过位于第二测试管路4顶部的第一取样口19-1，可以根据需要通过第一取样器20-1对位于第一取样口19-1位置处的工质进行取样，转移后对各项性能进行测试(如采用导热系数测试仪、流变仪等测试样品的导热系数和流变性能等)，以便于了解液体工质的初始状态。随后，第一取样口19-1下部的第一温度传感器17-1对流动的工质的温度进行初步的测量，并通过第一数据传输线18-1将数据传输到21数据采集仪，21数据采集仪采集并记录由第一温度传感器17-1测试的工质的初始温度。工质接着进入水浴箱5进行温度控制和保温处理，使得进入加热器7中的液体工质初始温度相同，通过第二温度传感器17-2实时监测水浴箱5中液体工质的变化情况，第二温度传感器17-2通过第二数据传输线18-2将数据传输到21数据采集仪。温度被水浴箱5处理过的工质继续向下流动的过程中经过第一压力测试装置6-1，第一压力测试装置6-1用于测试管内工质的压力，并将压力通过信号转化后进行记录。在重力作用下，第二测试管路4内的工质流经第一压力测试装置6-1后继续流过下部的第三温度传感器17-3，第三温度传感器17-3监控并记录工质的温度，并通过自身携带的第三数据传输线18-3将测试的工质温度传输到21数据采集仪。在第三温度传感器17-3下部的是第二取样口19-2，流经第二取样口19-2的管内工质通过第二取样器20-2进行取样并转移测试工质的性能。当管内工质流经第二取样口19-2后进入加热器7内部，加热器7用于模拟待通过液体工质进行热管理的目标对象，利用热管理工质对热管理对象进行热管理。加热器7上同样设有第四温度传感器17-4，用以监控并记录加热器7自身的温度，不仅能够防止加热器7温度过高和监测温度是否稳定，而且能够实时监测液体工质流经加热器7前后加热器7的温度变化情况，经由第四温度传感器17-4实时测量的温度则由第四数据传输线18-4传输到21数据采集仪并实时记录。由加热器7内流出的管内工质沿着第二测试管路4继续向下流动并依次经过第五温度传感器17-5、第二压力测试装置6-2和第三取样口19-3。第五温度传感器17-5记录的是流出加热器7的工质的温度，并经由第五数据传输线18-5传输到21数据采集仪，由21数据采集仪记录温度数值，通过第三温度传感器17-3和第五温度传感器17-5测量液体工质流经加热器7前后的温度变化。第二压力测试装置6-2测试的是工作后流出加热器7的工质压力，将第一压力测试装置6-1和第二压力测试装置6-2测得的数值进行比较，即可获得管内工质流经加热器7前后的压力变化情况。通过第三取样口19-3使用第四取样器19-4即可获取工作后由加热器7流出的工质样品，间接测量后可以获得工作后工质的性能指标并经过与初始数据比较可获知工质的性能是否有变化，结构是否被破坏。此时，工质性能测试的主要内容已基本完成，由于第二测试管路4内的工质依靠重力作用流动，因此，流动过程中工质的多种性能指标在测量时避免了其他外加部件对测试结果的干扰。
液体工质从第二测试管路4流出后进入第一辅助测试管路14，并依次经过第一流量计8、第四取样口19-4、液位计9、第二流量计11、第五取样口19-5和搅拌装置12。通过液位计9判断液体工质在第一辅助测试管路14内的流动状态，通过定期开启搅拌装置12以避免液体工质结块凝结。液体工质随后进入第二辅助测试管路15，并依次经过第六取样口19-6、动力泵16和第七取样口19-7，通过动力泵16的作用经由第二辅助测试管路15抽吸回第一测试管路3中，用于液体工质热管理性能指标的下次测量。具体如下：
进入第一辅助测试管路14的工质首先进入第一流量计8，第一流量计8测试管内工质的初始流量，作为辅助数据说明工质的热管理性能。随后，流出第一流量计8的工质流经第四取样口19-4进入液位计9中。第四取样口19-4上的第四取样器20-4能够实时对管内工质进行取样，随后通过间接测试得到的测试结果与初始测试数据进行对比，来评估工质的性能和状态。液位计9能够通过自身携带的液位标尺10标示管内工质的含液情况，并能够提供评估工质是否正常流动的依据。流出液位计9的工质随后沿着第一辅助测试管路14经过第二流量计11，第二流量计11测试工质流量作用是将测试的流量数据与第一流量计8所得数据进行对比，以验证流量测试准确性。另外，当管内依次流过多种热管理工质时(例如，水，相变乳液，无机盐溶液等)，两个流量计的示数互相验证能判断流量计工作状态是否正常。第五取样口19-5位于第二流量计11和搅拌装置12之间，流过第二流量计11的工质在进入搅拌装置12之前需要经过第五取样口19-5，第五取样口19-5上的第五取样器20-5能够实时对管内工质进行取样以进行间接测试。搅拌装置12内设有13搅拌器，流入搅拌装置12内的工质经过13搅拌器的搅拌作用后继续沿着第一辅助测试管路14流动进入第二辅助测试管路15。第一辅助测试管路14上设置搅拌装置12的目的是，当管内流动的工质并不是纯净的水，而是相变乳液等容易发生分散相聚集等失稳的工质时，容易堵塞管道，但经过搅拌装置12搅拌后的工质能够重新分散均匀，进而保持工质的稳定状态。
由第一辅助测试管路14流出的工质直接进入第二辅助测试管路15，沿工质流动方向，第二辅助测试管路15上依次设有第六取样口19-6、动力泵16和第七取样口19-7。动力泵16位于第二辅助测试管路15的中部，管内工质在动力泵16的作用下沿着第二辅助测试管路15流经第六取样口19-6，通过第六取样口19-6上的第六取样器20-6能够实时对管内工质进行取样测试。随后工质进入动力泵16并由泵压作用沿着第二辅助测试管路15继续向上流动，并流经第七取样口19-7。第七取样口19-7上设有第七取样器20-7，通过第七取样器20-7能够实时取样经过动力泵16泵体的管内工质，以测试类似相变乳液等工质内分散相的结构完整性，判断工质微结构是否被破坏。在动力泵16的作用下，管内工质沿着第二辅助测试管路15经过第七取样口19-7后继续向上并经过第一测试管路3进入储液池。
由此，第一测试管路3、第二测试管路4、第一辅助测试管路14和第二辅助测试管路15共同构成循环回路。需要说明的是，若液体工质的热管理性能指标能够经由第二测试管路4的各装置测量获得，则无需开启第一辅助测试管路14上的各装置。也就是说，第一辅助测试管路14和第二辅助测试管路15是选择性使用的，其上的工作部件也是选择性使用的，当第一测试管路3和第二测试管路4上的测试器件结合取样口取得的样品被测后的参数能够获取大部分的工质热管理性能，则不需要工质循环流动和二次测量时，第一辅助测试管路14和第二辅助测试管路15并不需要使用。
本发明针对现有的对液体工质热管理性能测试设备和方法存在的不足，通过重力作用使管内工质自主流动避免外加机械或电力器件的干扰，设置不同的储液池高度来提供多级重力以控制工质流速，并通过第一测试管路上的温度传感器和取样口对工质进行测量和取样的测试系统。选择多级重力储液池中的任意一个作为热管理工质的流动起始点，工质流经水浴箱中被进行温度校正保持温度传感器测试的初始温度，由水浴箱流出的工质流入加热器对加热器进行热管理，加热器自身温度高于恒温水浴箱温度，作用类似将要被进行热管理的对象。温度传感器能实时采集管内不同位置工质的温度，通过压力变送器能实时获得不同位置管内工质的压力并能以此计算工质流动压降和流动阻力，而通过取样口则能够实现实时从管内取样进行二次测量。主测试部分能够完成热管理工质主要性能的测试，当需要工质循环流动或反复测试时还需要使用配套的辅助测试系统。辅助测试系统也包括第一辅助测试管路和第二辅助测试管路，第一辅助测试管路上设有流量计、液位计、取样口和液体搅拌器，管内工质由第二测试管路流入第一辅助测试管路。第一辅助测试管路上的两个流量计能够配合工作，确保测试数据准确性，液位计则能够通过液位尺标定管内液体工质的容量。第一辅助测试管路上的液体搅拌器能够将流入其中的液体搅拌均匀，防止相变乳液等类似液体粘稠或不均匀对测试结果造成干扰。比如由于相变乳液的稳定性较差，在工作一段时间后会发生聚结、分层，导致流动性变差，因此需要定时开启搅拌器搅拌相变乳液，使其恢复原态。第二辅助测试管路上设有动力泵，将搅拌槽内的工质输送到多级重力储液池。由于动力泵位于第二辅助测试管路中部，因此不会对第二测试管路上测试数据造成干扰。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
1.一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，包括依次首尾相连并共同构成循环回路的第一测试管路(3)、第二测试管路(4)、第一辅助测试管路(14)和第二辅助测试管路(15)；
所述第一测试管路(3)上包括若干储液装置，每个储液装置距离第一测试管路(3)的高度不同且均通过带有控制阀的管路与第一测试管路(3)相连通；
所述第二测试管路(4)为竖直的管道，管内工质的流动方向为由上至下；沿工质流动方向，所述第二测试管路(4)依次设有第一取样口(19-1)、第一温度传感器(17-1)、带有第二温度传感器(17-2)的水浴箱(5)、第一压力测试装置(6-1)、第三温度传感器(17-3)、第二取样口(19-2)、带有第四温度传感器(17-4)的加热器(7)、第五温度传感器(17-5)、第二压力测试装置(6-2)和第三取样口(19-3)；
沿管内工质的流动方向，所述第一辅助测试管路(14)上依次设有第一流量计(8)、第四取样口(19-4)、液位计(9)、第二流量计(11)、第五取样口(19-5)和搅拌装置(12)，所述第二辅助测试管路(15)上依次设有第六取样口(19-6)、动力泵(16)和第七取样口(19-7)。
2.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述水浴箱(5)为恒温水浴箱，加热器(7)为恒定功率加热器。
3.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所有所述储液装置之间均通过带有控制阀的管路连通。
4.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所有取样口上均分别设有取样器。
5.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所有温度传感器均分别通过数据传输线与数据采集仪(21)连接，将温度传感器采集到的信号通过数据采集仪(21)实时显示。
6.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，沿工质流动方向，所述若干储液装置距离第一测试管路(3)的高度依次递减。
7.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述第一流量计(8)和第二流量计(11)均为电磁流量计。
8.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述搅拌装置(12)为设有搅拌器(13)的搅拌池。
9.根据权利要求1所述的一种多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统，其特征在于，所述第一压力测试装置(6-1)和第二压力测试装置(6-2)均为压力变送器。
10.一种基于权利要求1～9任一所述多级重力式自流动液体工质热管理性能测试系统测试液体工质热管理性能的方法，其特征在于，具体如下：
根据流速设定值，使待测试的液体工质从目标高度的储液装置中流入第一测试管路(3)；液体工质沿着第一测试管路(3)流入第二测试管路(4)，在第二测试管路(4)中通过重力作用由上至下流动，并依次经过第一取样口(19-1)、第一温度传感器(17-1)、带有第二温度传感器(17-2)的水浴箱(5)、第一压力测试装置(6-1)、第三温度传感器(17-3)、第二取样口(19-2)、带有第四温度传感器(17-4)的加热器(7)、第五温度传感器(17-5)、第二压力测试装置(6-2)和第三取样口(19-3)；通过第一取样口(19-1)对液体工质的初始状态取样测试，通过第一温度传感器(17-1)对液体工质的初始温度进行测量；通过水浴箱(5)对液体工质进行保温处理，使得进入加热器(7)中的液体工质初始温度相同，通过第二温度传感器(17-2)实时监测水浴箱(5)中液体工质的变化情况；所述加热器(7)用于模拟待通过液体工质进行热管理的目标对象，通过第四温度传感器(17-4)实时监测液体工质流经加热器(7)前后加热器(7)的温度变化情况；通过第一压力测试装置(6-1)和第二压力测试装置(6-2)测量液体工质流经加热器(7)前后的压力变化情况；通过第三温度传感器(17-3)和第五温度传感器(17-5)测量液体工质流经加热器(7)前后的温度变化；通过第二取样口(19-2)和第三取样口(19-3)对液体工质取样以测试液体工质流经加热器(7)前后的状态变化情况；
液体工质从第二测试管路(4)流出后进入第一辅助测试管路(14)，并依次经过第一流量计(8)、第四取样口(19-4)、液位计(9)、第二流量计(11)、第五取样口(19-5)和搅拌装置(12)；通过液位计(9)判断液体工质在第一辅助测试管路(14)内的流动状态，通过定期开启搅拌装置(12)以避免液体工质结块凝结；液体工质随后通过动力泵(16)的作用经由第二辅助测试管路(15)抽吸回第一测试管路(3)中，用于液体工质热管理性能指标的下次测量；
若液体工质的热管理性能指标能够经由第二测试管路(4)的各装置测量获得，则无需开启第一辅助测试管路(14)上的各装置。
技术总结