一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台

1.本发明涉及相变储能技术领域，特别涉及一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台。


背景技术：

2.对于太阳能光热发电储能系统，采用相变储热较显热储热的储热密度更高。而相变储能单元及储能装置的封装是保障太阳能光热发电储能系统安全且稳定工作的关键技术之一。由于熔融盐温度引起的密度差，储能装置内部从上至下为高温层、斜温层和低温层。蓄热时，高温储罐内的熔融盐被加压从储能装置顶部进入高温层，低温层的熔融盐从储能装置底部流出至低温储罐。此时，高温层厚度增大，低温层厚度减小，斜温层下移，相变储能单元内的相变材料熔化蓄热。放热时，上述变化则相反。
3.相变储能单元及储能装置的热-机械复合损伤是引起储能系统安全性问题的主要原因。首先，相变储能单元封装壳体受到内部固-液-气三相热膨胀的叠加作用。第二，相变储能单元在数米高的储能装置内堆叠，封装壳体会因为压力载荷产生弹塑性变形甚至破裂。第三，储能装置内流动的高温熔融盐会对相变储能单元封装壳体造成腐蚀性损伤。第四，高温层、斜温层、低温层分别会引起相变储能单元封装壳体和储能装置罐壁的热损伤、疲劳损伤、压力损伤，储能装置罐壁的热棘轮效应带来的机械损伤也尤为严重。
4.储能装置的热棘轮效应。蓄热周期时罐壁受热膨胀程度比相变储能单元大，储热罐罐壁在储热周期受热向外膨胀并在内部形成一定空隙，相变储能单元由于重力作用下沉并重新堆叠排布。放热周期时罐壁受冷收缩，但由于罐内大量相变储能单元已经重新堆叠使罐壁无法收缩到初始状态。这也使得罐壁受到的等效应力超过屈服极限，从而产生塑性变形。长时间高频次的储热放热循环会造成罐壁塑性变形的累积。同时，罐壁在高温作用下发生高温蠕变。最终罐壁会缓慢地向外膨胀，直到出现不可逆损伤的热棘轮现象。热棘轮效应曾造成多次储能装置的罐壁破裂事故，因此有必要深入研究罐壁与相变储能单元间的挤压作用和罐壁自身损伤特性。
5.上述各类损伤的叠加而成的复合损伤是造成相变储能单元封装壳体及储能装置罐壁泄露的潜在威胁。因此，分别研究上述损伤机理并进一步量化各类损伤对复合损伤的作用，对于设计相变储能单元及储能装置有重要意义。现有文献仅对储能单元、储能装置的流动换热和储能特性展开了研究，对填充床热力特性和热-机械损伤研究也仅限于显热储热材料或实心的填充颗粒。对相变储能单元及储能装置的热-机械损伤研究却鲜见报道，目前也尚未有该类复合损伤的失效评估方法和解决方案。所以亟需根据各类损伤采取科学有效的研究，确定相变储能单元及储能装置的复合损伤机理。
6.开展熔融盐相变储能复合损伤机理实验是研究上述问题的有效方法。首先，该问题涉及的热-机械边界条件复杂；其次，太阳能光热发电的储能实验周期长；最后，只有开展长期的实验所得到的复合损伤才更利于研究，也更符合实际应用。因此，有必要开发一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，在同一平台上同时开展上述实验，以缩短研究周期。
7.专利cn106705726a公开了一种实验用熔融盐储罐，该发明采用对流换热方式加快了化盐的速度，适用于需要间歇进行实验的场合，能储存并对外提供稳定流量和温度的熔融盐。专利cn114166887a公开了一种熔融盐单罐蓄热系统斜温层厚度的测试实验平台，该平台提供了熔融盐单罐蓄热系统，并通过蓄热罐壁面上的对称分布的热电偶来测温，进一步结合蓄热罐外壁上的刻度标尺来计算斜温层厚度。
8.上述发明提出了新的熔融盐储能或储存方式，但仍缺少方便开展熔融盐相变储能复合损伤机理实验的创新平台。


技术实现要素：

9.为分别研究上述相变储能单元及储能装置的损伤机理并进一步量化各类损伤对复合损伤的叠加作用，本发明提供了一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，以便于开展相变储能单元及储能装置的复合损伤机理的实验研究。
10.本发明采取的技术方案是：
11.本发明提供一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，包括：主罐、高温储罐、低温储罐、高温副罐、低温副罐、高温循环泵、低温循环泵、高温水浴恒温装置、低温水浴恒温装置、数据采集系统、相变储能单元、分流板、第一分隔架、第二分隔架、第三分隔架、斜温层厚度测量通道；
12.主罐是一种斜温层式的相变储能装置，罐内堆叠有若干相变储能单元，熔融盐流体流过相变储能单元的间隙，封装壳体内密封的相变材料通过相变来储存和释放热量；
13.高温储罐和低温储罐内部装有温度传感器和电加热装置，电加热装置用于粗调熔融盐温度；高温储罐底端出口连接高温循环泵和高温水浴恒温装置，低温储罐底端出口连接低温循环泵和低温水浴恒温装置，水浴恒温装置用于精调熔融盐温度；
14.高温副罐上端与主罐上端相连，高温副罐下端分别与高温储罐的下端出口和上端入口相连；低温副罐下端与主罐下端相连，低温副罐上端分别与低温储罐的下端出口和上端入口相连；
15.主罐的内部设有轴向、径向方向的分隔空间：主罐内上下两端设有带孔的分流板，至少有带孔的第一分隔架、第二分隔架和/或第三分隔架，分流板之间至少有两个带孔的斜温层厚度测量通道。
16.优选的，第一分隔架为筒状结构，置于上下两个分流板间，第一分隔架内固定有至少三层带孔的分层板，分层板可拆卸并可上下调节所在高度以分隔轴向空间。
17.优选的，第二分隔架为筒状结构，下端与分流板相连，上端与主罐的罐体相连；第二分隔架内壁紧贴一个内罐，内罐上下两端有独立于主罐的进出口；内罐壁面由耐腐蚀且导热性较好的材料制作而成；第二分隔架可支撑并减缓相变储能单元对内罐壁面的挤压。
18.优选的，第三分隔架为扇形结构，置于上下两个分流板间且距主罐内壁一定间隙，第三分隔架在扇形结构的径向方向上固定有至少两层带孔的分层板以分隔径向空间。
19.优选的，斜温层厚度测量通道为筒状结构，通道内放有两个浮力球，其中一个浮力球的密度与高温层、斜温层交界处的熔融盐密度相同，另一个浮力球的密度与低温层、斜温层交界处的熔融盐密度相同，浮力球与通道两端的恒力拉距传感器相连。
20.优选的，高温副罐、低温副罐筒体直径比主罐小，筒体高度和主罐相同，且底座均
处于同一地平线上；高温副罐、低温副罐内部上端和下端也设有分流板，且分流板高度和孔状结构均与主罐相同；高温副罐、低温副罐进出口设有支路和阀门来分流，以保证高温副罐、低温副罐内的熔融盐流速与主罐相同。
21.优选的，相变储能单元内的部分空间填充有高温固液相变材料，并在预留膨胀空间填充有物化性质稳定的惰性气体；主罐、内罐、高温副罐、低温副罐的分流板间堆叠有相变储能单元。
22.优选的，主罐内第一分隔架各轴向分层板、第三分隔架各径向分层板上均设有热电偶，分层板上的部分相变储能单元的外壳贴有应变片，其中第一分隔架的各分层板上仅间隙铺设一层相变储能单元；高温副罐和低温副罐内部从上到下选取至少三个相变储能单元，并在其外壳上贴有应变片；用于应力测试的部分相变储能单元，其外壳的应变片至少有一条粘贴绕球超过180度；主罐内外壁在轴向和环向设有若干应变片和热电偶。
23.优选的，主罐、高温副罐和低温副罐的上端均设有数据采集管道，数据线通过数据采集管道与罐内的传感器相连；数据线与数据采集管道壁面的间隙用耐高温发泡胶密封，管道两端用端盖和螺栓密封。
24.本发明的实验步骤为：
25.实验准备阶段
26.调试设备。准备好实验相关材料、设备等，检验各罐、管道、阀门的密封性，检查水电安全性，调试数据采集系统。
27.填充。主罐、高温副罐、低温副罐内按照技术方案填充相变储能单元，安装热电偶、应变片等传感器。向高温储罐内装入高温的熔融盐流体，并开启高温循环泵加压直至熔融盐流体排尽系统内的空气，保证主罐、高温副罐、低温副罐空间被充满，直至熔融盐流体抵达低温储罐。
28.初始化温度。开启高温储罐和低温储罐中电加热装置加热，或静置冷却方式，使得高温储罐和低温储罐的熔融盐达到设定的高温定值和低温定值，打开水浴恒温装置，并在后续操作中始终维持输出的熔融盐温度稳定。通过周期性启闭阀门和调控循环泵，按照下方的熔融盐蓄热流向和放热流向，使得熔融盐往复流动于主罐、高温副罐、低温副罐，并逐渐减小单向的流动时间。直至高温副罐内全部为高温熔融盐，低温副罐内全部为低温熔融盐，主罐内上下分别为高温熔融盐、低温熔融盐，中间的交界层为斜温层熔融盐。
29.蓄热流向：高温储罐
→
高温副罐
→
主罐
→
低温副罐
→
低温储罐；
30.放热流向：高温储罐
←
高温副罐
←
主罐
←
低温副罐
←
低温储罐。
31.实验阶段
32.蓄热时，启动高温循环泵，关闭低温循环泵。熔融盐按蓄热流向流动，高温储罐输出恒温恒流量的高温熔融盐流，流过高温副罐，进入主罐高温层。低温层的低温熔融盐则在压力作用下逐渐流出主罐。此时，高温层厚度增大，低温层厚度减小，斜温层下移，相变储能单元内的相变材料熔化蓄热。
33.放热时，启动低温循环泵，关闭高温循环泵。熔融盐按放热流向流动，低温储罐输出恒温恒流量的低温熔融盐流，流过低温副罐，进入主罐低温层。高温层的高温熔融盐则在压力作用下逐渐流出主罐。此时，高温层厚度减小，低温层厚度增大，斜温层上移，相变储能单元内的相变材料凝固放热。
34.周期性蓄热和放热过程保持斜温层仅在主罐内上下移动，高温副罐和低温副罐内熔融盐流的温度始终恒定。根据不同实验方案开展应力和温度的监测，实验结束后再进一步做损伤分析。
35.一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验方法，使用熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，实验方案包括：
36.1)探究堆叠压力对相变储能单元造成的机械损伤
37.相变储能单元在数米高的储能装置内堆叠，单元的封装壳体会因为堆叠的压力载荷产生弹塑性变形甚至破裂等机械损伤；实验方法为：调节电加热装置以控制高温副罐和低温副罐的熔融盐温度，并通过水浴恒温装置稳定熔融盐流的温度，以排除温度波动的干扰；调节高温副罐和低温副罐的支路阀门，保证高温副罐和低温副罐内熔融盐流速相同，以排除熔融盐流速的干扰；监测相应罐内相变储能单元的应力应变，实验结束后进行无损探伤或晶体分析，以量化恒温条件下相变储能单元由堆叠压力造成的机械损伤，进一步得到温度对于该类机械损伤的影响；
38.2)探究温度层引起的相变储能单元的热应力损伤和热疲劳损伤
39.相变储能单元封装壳体在各温度层受到内部固-液-气三相热膨胀的叠加作用；实验方法为：调节第一分隔架各分层板的数量和高度，至少保证高温层、斜温层、低温层内各有一分层板；分层板上仅间隙铺设一层测试单元可保证测试单元外壳仅受到熔融盐流体的液压，分隔架可抵挡住主罐内径向方向的相变储能单元对测试单元的挤压，分层板可挡住主罐内轴向方向的相变储能单元对测试单元的挤压，以排除相变储能单元自身堆叠压力的干扰；监测相应分层板上相变储能单元的应力应变，实验结束后进行无损探伤或晶体分析，以量化各温度层下相变储能单元的热应力损伤，进一步得到温度波动对相变储能单元的疲劳损伤；
40.3)探究熔融盐引起的相变储能单元的腐蚀性损伤
41.储能装置内流动的高温熔融盐会对相变储能单元封装壳体造成腐蚀性损伤；实验方法为：调节主罐内填充的第一类熔融盐和内罐填充的第二类熔融盐种类；导热性良好的内罐可保证两类熔融盐有相同的温度层；实验结束后对相变储能单元进行金属腐蚀性分析，可分析各类熔融盐对相变储能单元的腐蚀性作用，进一步以量化各类熔融盐在不同温度层对相变储能单元造成的腐蚀性损伤；
42.4)探究热棘轮效应引起的相变储能单元的机械损伤
43.当主罐蓄热时罐壁受热膨胀程度比相变储能单元大，罐壁受热向外膨胀并在内部形成一定空隙，相变储能单元由于重力作用下沉并重新堆叠排布；当主罐放热时罐壁受冷收缩，由于罐内相变储能单元已经重新堆叠，罐壁无法收缩到初始状态，罐壁会在径向方向对罐内的相变储能单元挤压；长时间、高频次、周期性的挤压会使得相变储能单元产生机械损伤；实验方法为：调节第三分隔架各分层板的数量和直径，监测相应分层板上相变储能单元的应力应变，实验结束后进行无损探伤或晶体分析，探究主罐壁面的热棘轮效应对不同径向深度的相变储能单元的机械损伤；
44.5)探究热棘轮效应引起的相变储能装置罐壁的机械损伤
45.长时间、高频次、周期性变化的膨胀和收缩也会使得主罐罐壁自身受到的等效应力超过屈服极限，从而产生塑性变形的积累；同时，罐壁在高温作用下发生高温蠕变，最终
罐壁会缓慢地向外膨胀，这就造成不可逆损伤的热棘轮现象；实验方法为：调整主罐内外壁上的应变片分布，监测相应位置的应力应变，进一步分析热棘轮效应引起的相变储能装置的机械损伤。
46.优选的，更换不同类的熔融盐，不同相变储能单元的材料、填充比、封装壳体的厚度等可深入探究相变储能单元的复合损伤机理。
47.本发明与现有研究技术相比有以下效果：
48.可提供多类热、力边界条件。本实验平台通过主罐内上下两端带孔的分流板，带孔的第一分隔架、第二分隔架和第三分隔架，将主罐的内部空间沿轴向、径向方向的分隔。在各实验方案中排除了温度波动、流速大小、堆叠压力、各温度层温度、熔融盐种类等方面干扰，可探究堆叠压力对相变储能单元造成的的机械损伤、温度层引起的相变储能单元的热应力损伤和热疲劳损伤、熔融盐引起的相变储能单元的腐蚀性损伤、热棘轮效应引起的相变储能单元和储能装置的机械损伤，为量化各类损伤对复合损伤的叠加作用提供了依据。
49.实验周期短。研究相变储能单元及储能装置的复合损伤机理涉及的热、力边界条件复杂，太阳能光热发电的储能实验周期长，且只有开展长期的实验所得到的复合损伤才更利于研究。因此，逐一开展实验研究各类热、力边界条件引起的损伤所耗费的时间较长。而在同一平台上能同时开展上述实验研究，就可以缩短研究周期。
50.测量实时且精确。现有的相变储能装置研究集中在流动换热特性与储能特性上，很少有文献关注储能单元及储能装置的复合损伤问题。本平台可提供相变储能复合损伤机理的实验，实时测量相应的应力应变特性，同时也不会对流动换热特性与储能特性的测量和研究造成影响。现有斜温层厚度测量多采用蓄热罐壁面上分布的热电偶来测温，该方法测出的斜温层厚度是非连续的。本平台的优点是可定制等密度的浮力球以测量任意指定温度层的位置和厚度，拉距传感器上的数据是实时且连续的。
附图说明
51.图1是本发明一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台示意图
52.图2是本发明主罐轴向半剖示意图
53.图3是本发明主罐横向半剖示意图
54.图4是本发明斜温层厚度测量通道示意图
55.附图标记说明：
56.其中：1-主罐，2-高温储罐，3-低温储罐，4-高温副罐，5-低温副罐，6-高温循环泵，7-低温循环泵，8-高温水浴恒温装置，9-低温水浴恒温装置，10-数据采集系统，11-相变储能单元，12-数据采集管道，13-分流板，14-第一分隔架，15-第二分隔架，16-第三分隔架，17-分层板，18-内罐，19-斜温层厚度测量通道，20-浮力球，21-恒力拉距传感器。
具体实施方式
57.本发明为一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，下面结合附图对这种实验平台的结构、原理、优点、实验方案等进行更详细更全面的说明。本发明具体实施方式仅以部分的具体的结构和材料来说明，但并不限定其保护范围。
58.结构、原理及优点
59.本发明主要应用在太阳能光热发电的储能系统，本例以三元熔融盐hts(质量分数分别为53％kno3、7％nano3和40％nano2的混合物)为例说明。如图1所示，实验平台主要包括蓄热模块、高温模块、低温模块和数据采集模块。蓄热模块是实验平台的主体，由一个主罐1分别和高温副罐4和低温副罐5串联而成，三个罐内部均填充有相变储能单元11。高温模块可储存和输送稳定流量、温度的高温熔融盐，由高温储罐2、高温循环泵6、高温水浴恒温装置8构成。低温模块可储存和输送稳定流量、温度的低温熔融盐，由低温储罐3、低温循环泵7、低温水浴恒温装置9构成。高温模块中的熔融盐约为550℃，低温模块中的熔融盐约为200℃。各模块由电控阀门、管道和数据线连接。电加热装置和水浴恒温装置的结合优点在于节能和精确控温。电加热装置原理简单价格便宜，对熔融盐直接加热时电热转换效率高，能耗损失率低，但其对熔融盐的温度控制精度较差。水浴恒温装置的电热转换效率低，但对熔融盐的温度控制精度高。
60.主罐11是一种斜温层式蓄热罐，罐内堆叠的若干相变储能单元11通过密封的相变材料相变来储存和释放热量。高温副罐4上端与主罐1上端相连，高温副罐4下端分别与高温储罐2的下端出口和上端入口相连。低温副罐5下端与主罐1下端相连，低温副罐5上端分别与低温储罐3的下端出口和上端入口相连。高温储罐2和低温储罐3内部均装有温度传感器和电加热装置，高温储罐2底端出口连接高温循环泵6和高温水浴恒温装置8，低温储罐3底端出口连接高温循环泵6和低温水浴恒温装置9。蓄热时，高温储罐2内的熔融盐被加压进入高温副罐4，再从主罐1顶部进入高温层；低温层的熔融盐从主罐1底部流出，流过低温副罐5，再回到低温储罐3。此时，高温层厚度增大，低温层厚度减小，斜温层下移，相变储能单元11内的相变材料熔化蓄热。放热时，上述变化则相反。
61.如图2所示，主罐1内上下两端设有带孔的分流板13，带孔的第一分隔架14、第二分隔架15和第三分隔架16。第一分隔架14和第二分隔架15为圆筒状结构，第三分隔架16为扇形结构。上下分流板13之间有带孔的两个斜温层厚度测量通道19。分流板13的作用是分散主罐1进出口的流量、均匀化径向的温度分布，减缓进出口附近相变储能单元11受到的熔融流冲击。分隔架上的孔状结构可以保持熔融盐的流动，使得分隔架内外的相变储能单元11有相同的热边界。
62.第一分隔架14。第一分隔架14置于上下两个分流板13间，第一分隔架14固定有三层带孔的分层板17，分层板17可拆卸并上下调节所在高度以分隔轴向空间。其优点是分隔轴向空间并满足不同温度层和不同高度的测试。
63.第二分隔架15。第二分隔架15下端与分流板13相连，上端与主罐1的罐体相连。第二分隔架15内壁紧贴一个内罐18，内罐18上下两端有独立于主罐1的进出口。内罐18壁面较薄，由铝合金制作而成。内罐18填充了有别于三元熔融盐hts的第二类熔融盐，如二元熔融盐solar salt(质量分数分别为40％kno3和60％nano3的混合物)。如表1所示，学者对这两类常见的太阳能光热发电储热材料在储热导热性能上有深入研究，且其热物性相近，但对其腐蚀性问题尚不明确。而高温下的硝酸盐具有不可忽视的高腐蚀性，对相变储能单元11封装壳体和储能装置罐壁都具有危害性。这样设计的优点是可保证内罐18内部的第二类熔融盐和外部的第一类熔融盐有几乎相同的温度层。带孔的第二分隔架15可支撑并减缓相变储能单元11对内罐18薄壁的挤压，排除实验对比中相变储能单元11的堆叠压力的干扰。
64.表1太阳能光热发电储热熔融盐材料的热物性
[0065][0066]
第三分隔架16。如图3所示，第三分隔架16置于上下两个分流板13间且距主罐1壁面一定间隙，第三分隔架16在扇形结构的径向方向上固定有两层带孔的分层板17。优点是可将主罐1扇形区域空间的相变储能单元11在径向方向分隔，方便探究主罐1壁面的热棘轮效应对位于不同径向深度的相变储能单元11的机械损伤。
[0067]
斜温层厚度测量通道19。如图4所示，斜温层厚度测量通道19内放置有两个浮力球20，其中一个浮力球20的密度与高温层、斜温层交界处的熔融盐密度相同，另一个浮力球20的密度与低温层、斜温层交界处的熔融盐密度相同，浮力球20与通道两端的恒力拉距传感器21相连。其原理是：定制的浮力球20密度与在指定温度下熔融盐密度相同，浮力球20受到大小相同、相反方向的恒力拉距传感器21的牵引。因此，浮力球20受到的外力仅有浮力和重力，浮力球20始终随着所在温度层的熔融盐的移动而移动。进一步，通过恒力拉距传感器21可得到各温度层的位置，间接计算出斜温层的厚度。专利cn114166887a通过蓄热罐壁面上分布的热电偶来测温，结合罐壁上的刻度标尺来计算斜温层厚度。这种测量方法快速方便，但是分布的热电偶是间断的，测出的斜温层厚度也是非连续的。而本发明的优点是可定制等密度的浮力球20以测量任意指定的温度层的位置和厚度，拉距传感器上的数据是实时且连续的。
[0068]
高温副罐4、低温副罐5。高温副罐4、低温副罐5内无分隔架且筒体直径比主罐1小，但其筒体高度和主罐1相同，且底座均处于同一地平线上。高温副罐4、低温副罐5内部上端和下端也设有分流板13，且分流板13高度和孔状结构均与主罐1相同。高温副罐4、低温副罐5进出口设有支路和阀门来分流，以保证高温副罐4、低温副罐5内的熔融盐流速与主罐1相同。优点是可保证高温副罐4、低温副罐5内的相变储能单元11除温度外的其它边界条件均相同，便于量化恒温条件下相变储能单元11由于堆叠压力造成的机械损伤，进一步得到温度对于该类机械损伤的影响。
[0069]
相变储能单元11。相变储能单元11内的部分空间填充有高温固液相变材料，如太阳能用相变储能材料铝硅合金。在预留空间填充有物化性质稳定的惰性气体以防止铝硅合金撑裂封装壳体，如氩气。封装壳体为更耐高温的合金，如以铁、镍、钴为基的高温合金。主罐1、内罐18、高温副罐4、低温副罐5的分流板13间堆叠有相变储能单元11。第一分隔架14的各分层板17上仅间隙铺设一层用于测试的相变储能单元11，这是为了在探究温度层引起的热应力损伤和热疲劳损伤时排除堆叠压力的干扰。
[0070]
数据采集系统10。主罐1内第一分隔架14各轴向分层板17、第三分隔架16各径向分层板17上均设有热电偶，分层板17上的部分相变储能单元11的外壳贴有应变片，其中第一分隔架14的各分层板17上仅间隙铺设一层相变储能单元11。高温副罐4和低温副罐5内部从上到下选取至少三个相变储能单元11，并在其外壳上贴有应变片。用于应力测试的部分相变储能单元11，其外壳的应变片至少有一条粘贴绕球超过180度。该设计的优点是便于测量相变储能单元11封装壳体的应变特性，以进一步分析其高温蠕变损伤。主罐1内外壁在轴向
和环向设有若干应变片和热电偶。该设计优点是可实时监测主罐的损伤特性。
[0071]
数据传输。主罐1、高温副罐4和低温副罐5的上端均设有数据采集管道12，数据线通过数据采集管道12与罐内的传感器相连；数据线与数据采集管道12壁面的间隙用耐高温发泡胶密封，管道两端用端盖和螺栓密封。其优点是防止熔融盐从数据采集管道12泄露。
[0072]
实验方案
[0073]
探究堆叠压力对相变储能单元11造成的的机械损伤：调节电加热装置以控制高温副罐4和低温副罐5的熔融盐温度，并通过水浴恒温装置稳定熔融盐流的温度，以排除温度波动的干扰。调节高温副罐4和低温副罐5的支路阀门，保证高温副罐4和低温副罐5内熔融盐流速相同，以排除熔融盐流速的干扰。监测相应罐内相变储能单元11的应力应变，实验结束后进行无损探伤或晶体分析，以量化恒温条件下相变储能单元11由堆叠压力造成的机械损伤，进一步得到温度对于该类机械损伤的影响。
[0074]
探究温度层引起的相变储能单元11的热应力损伤和热疲劳损伤：调节第一分隔架14各分层板17的数量和高度，至少保证高温层、斜温层、低温层内各有一分层板17。监测相应分层板17上相变储能单元11的应力应变，实验结束后进行无损探伤或晶体分析，以量化各温度层下相变储能单元11的热应力损伤，进一步得到温度波动对相变储能单元11的疲劳损伤。
[0075]
探究熔融盐引起的相变储能单元11的腐蚀性损伤：调节主罐1内填充的第一类熔融盐和内罐18填充的第二类熔融盐种类。铝合金制内罐18可保证两类熔融盐有相同的温度层。实验结束后对相变储能单元11进行金属腐蚀性分析，可分析各类熔融盐对相变储能单元11的腐蚀性作用，进一步以量化各类熔融盐在不同温度层对相变储能单元11造成的腐蚀性损伤。
[0076]
探究热棘轮效应引起的相变储能单元11的机械损伤：调节第三分隔架16各分层板17的数量和直径，监测相应分层板17上相变储能单元11的应力应变，实验结束后进行无损探伤或晶体分析，探究主罐1壁面的热棘轮效应对不同径向深度的相变储能单元11的机械损伤；
[0077]
探究热棘轮效应引起的相变储能装置的机械损伤：调整主罐1内外壁上的应变片分布，监测相应位置的应力应变，进一步分析热棘轮效应引起的相变储能装置的机械损伤。
[0078]
进一步，更换不同类的熔融盐，不同相变储能单元11的材料、填充比、封装壳体的厚度等可深入探究相变储能单元11的复合损伤机理。
[0079]
由于相变储能单元及储能装置应用广泛且本发明涉及的温度控制、流量控制系统等较为复杂，本发明未对常规的流量计、温度传感器等仪表，电加热装置、水浴恒温装置等设备，以及相关管道、电气部件、控制回路等进行详细说明。