[發(fā)明專利]一種測量多孔介質(zhì)中天然氣水合物導(dǎo)熱系數(shù)的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410015271.4
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103760190A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;李波;李小森;黃寧生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

1.一種測量多孔介質(zhì)中天然氣水合物導(dǎo)熱系數(shù)的裝置，包括用于調(diào)節(jié)和控制高壓反應(yīng)釜（1）中氣液含量、生成所需任一均勻水合物飽和度體系的穩(wěn)壓氣液供給模塊，用于為裝置提供恒定溫度的溫度控制模塊，高壓反應(yīng)釜（1）置于恒溫水浴（4）中，沿所述高壓反應(yīng)釜（1）軸心處設(shè)有電阻絲（2），電阻絲（2）與外界穩(wěn)壓電源連接；?

其特征在于：在電阻絲（2）中心點(diǎn)所在的高壓反應(yīng)釜（1）截面上分布有三個熱電偶（3），熱電偶（3）之間互為120度夾角，熱電偶（3）探頭沿徑向伸入高壓反應(yīng)釜（1）內(nèi)部不同位置，熱電偶（3）探頭指向電阻絲（2），還包括與電阻絲（2）連接的導(dǎo)熱系數(shù)測量模塊，以及用于采集高壓反應(yīng)釜（1）、熱電偶（3）以及與高壓反應(yīng)釜（1）連接的管路參數(shù)的數(shù)據(jù)采集模塊，所述導(dǎo)熱系數(shù)測量模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，在與高壓反應(yīng)釜（1）連接的管路上設(shè)有氣液預(yù)混器（5），以及在氣液預(yù)混器（5）內(nèi)設(shè)有高速攪拌器（6）；?

所述多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)k（W/m/K）計(jì)算公式為其中水浴溫度為T₀，單位為℃，熱電偶平衡溫度T，單位為℃，高壓反應(yīng)釜（1）內(nèi)徑R，單位為mm，熱電偶（3）探頭與電阻絲（2）距離為r，單位為mm，電阻絲（2）單位長度加熱功率q，單位為W/m。?

2.如權(quán)利要求1所述的一種測量多孔介質(zhì)中天然氣水合物導(dǎo)熱系數(shù)的裝置，其特征在于：所述高壓反應(yīng)釜（1）內(nèi)部有效體積V、內(nèi)徑D和長度H的關(guān)系為：V的選取范圍在0.4～6.3L，D的選取范圍為50～100mm，H/D≥8。?

3.如權(quán)利要求2所述的一種測量多孔介質(zhì)中天然氣水合物導(dǎo)熱系數(shù)的裝置，其特征在于：所述電阻絲（2）套管外徑r₂/D<4%，電阻絲（2）長度h/H≥99%?。

4.一種測量多孔介質(zhì)中天然氣水合物導(dǎo)熱系數(shù)的方法，將填好多孔介質(zhì)的高壓反應(yīng)釜水平固定于支架上，啟動恒溫水浴并設(shè)置一恒定溫度，將反應(yīng)釜抽真空；其特征在于，包括如下步驟：?

步驟一：打開氣液預(yù)混器進(jìn)口閥門，由高壓氣源向氣液預(yù)混器注入指定壓力的純甲烷氣，然后關(guān)閉氣液預(yù)混器進(jìn)出口閥門并靜置半小時；?

步驟二：打開注液泵與氣液預(yù)混器之間的閥門，由注液泵向氣液預(yù)混器注入預(yù)定質(zhì)量的溶液；?

步驟三：關(guān)閉注液泵出口閥門，打開高速攪拌器，打開氣液預(yù)混器與反應(yīng)釜之間的出口閥門，向高壓反應(yīng)釜注入攪拌后的溶液；?

步驟四：待高壓反應(yīng)釜與氣液預(yù)混器壓力平衡后，關(guān)閉閥門，停止攪拌；待溫度壓力穩(wěn)定后根據(jù)實(shí)際氣體狀態(tài)方程及質(zhì)量平衡方程計(jì)算注入高壓反應(yīng)釜的氣液量；?

步驟五：關(guān)閉高壓反應(yīng)釜進(jìn)出口閥門，再次降低恒溫水浴溫度至水合物生成溫度，水合物開始生成；?

步驟六：待高壓反應(yīng)釜壓力降低至預(yù)定值，打開穩(wěn)壓電源，電阻絲開始加熱，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄釜內(nèi)熱電偶的溫度隨時間變化曲線及電阻絲加熱功率，待反應(yīng)釜中三個熱電偶的溫度穩(wěn)定后，體系處于穩(wěn)定傳熱狀態(tài)，根據(jù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理公式即可計(jì)算不同測點(diǎn)處含水合物多孔介質(zhì)有效導(dǎo)熱系數(shù)，所述多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)k（W/m/K）計(jì)算公式為其中水浴溫度為T₀，單位為℃，熱電偶平衡溫度T，單位為℃，高壓反應(yīng)釜（1）內(nèi)徑R，單位為mm，熱電偶（3）探頭與電阻絲（2）距離為r，單位為mm，電阻絲（2）單位長度加熱功率q，單位為W/m。?