一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台

技术特征：
1.一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于包括：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；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；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；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；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。2.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。3.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。4.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。5.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。6.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。7.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。8.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。9.如权利要求1所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其特征在于：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。10.一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验方法，使用如权利要求1-9任一所述的熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，其实验方案包括：1)探究堆叠压力对相变储能单元造成的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；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；3)探究熔融盐引起的相变储能单元的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；4)探究热棘轮效应引起的相变储能单元的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；5)探究热棘轮效应引起的相变储能装置罐壁的机械损伤实验方法为：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。11.如权利要求10所述的一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验方法，其特征在于：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，对比研究相变储能单元及储能装置的复合损伤机理。

技术总结
本发明公开了一种熔融盐相变储能复合损伤机理实验平台，可应用于探究不同温度层相变储能单元的封装壳体及储能装置壁面的复合损伤机理，主要包括：主罐、高温储罐、低温储罐、高温副罐、低温副罐、数据采集系统和相变储能单元等。主罐是一种斜温层式蓄热罐，罐内堆叠有相变储能单元。罐内上下两端设有带孔的分流板，第一分隔架、第二分隔架和第三分隔架。上下分流板之间有斜温层厚度测量通道。本平台可提供多类热力边界条件，实验能耗低、周期短，测量实时且精确。可同时探究堆叠压力造成的机械损伤，温度层引起的热应力和热疲劳损伤，熔融盐引起的腐蚀性损伤，热棘轮效应引起的机械损伤，以量化各类损伤对复合损伤的叠加作用。以量化各类损伤对复合损伤的叠加作用。以量化各类损伤对复合损伤的叠加作用。


技术研发人员：吴一宁 王友 朱子良 林梅 王秋旺
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.05.13
技术公布日：2022/8/30