[發明專利]一種巖心模型管內壁面絕熱控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201711397782.7
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108153347B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 郭烈錦;趙秋陽;陳磊;黃祖杰;王曄春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種巖心模型管內壁面絕熱控制裝置及方法，包括控制器、開關以及分別安裝在巖心模型管本體外壁面以及內壁面的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，開關為單刀單擲開關；第一溫度傳感器的正端與控制器的輸入端的正端相連，第一溫度傳感器的負端通過開關與第二溫度傳感器的負端相連，控制器的輸入端的負端與第二溫度傳感器的正端相連；控制器的輸出端連接加熱裝置，加熱裝置設置在巖心模型管本體上。本發明采集的兩路溫度信號通過一個開關與控制器輸入信號端相連，開關閉合后，兩路信號并聯，相當于外壁溫度和內壁溫度差信號輸入控制器，在使用過程中，僅需根據絕熱的要求，閉合開關，并設置相應的目標溫度值即可。

技術領域

本發明屬于能源與環境領域，特別涉及一種巖心模型管內壁面絕熱控制裝置及方法。

背景技術

保溫與絕熱是一種科學、高效的節能技術，使熱量散發傳導速度減慢的措施。保溫措施越好，就越接近于絕熱邊界。目前隔熱保溫方法主要有兩種，一種是使用保溫材料或真空結構，保溫材料一般是指導熱系數小于或等于0.2的材料，保溫材料產品種類很多,包括氣凝膠氈、泡沫塑料、礦物棉制品、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖絕熱制品、膠粉EPS顆粒保溫漿料、礦物噴涂棉、酚醛泡沫塑料等，其原理是基于低導熱系數的管壁結構減少熱損失；另一種是使用管道外部加熱的方法，通過外部加熱來補償熱損失。

然而，在科學研究過程中，對于涉及管道與容器內存在流體熱化學反應的現象，特別是對溫度敏感問題研究，真正的絕熱環境才能夠完全排除熱損失等因素的影響。這兩種方法都無法形成真正的絕熱邊界條件。第一種方法中，使用低導熱系數保溫材料和真空結構只能部分降低熱損失，除此之外，對于壓力容器而言，本身材料的蓄熱量就會造成熱損；第二種方法中，由于外部加熱功率的大小是通過主流溫度來調節的，設置過高或過低分別會造成過度熱補償或者欠補償現象，對于主流溫度有變化的工況，更無法準確控制。

在熱力采油模擬實驗中，巖心模型管是形成地層高壓環境和保證熱流體注入的必要剛性約束，但由于驅替實驗注入熱流體流量小且巖心模型管本身的蓄熱量很大，若不能進行熱補償會造成熱量大量散失無法有效加熱巖心的現象，現有的解決方法是直接將巖心模型管置于恒溫箱體內并控制溫度與注入熱流體溫度相同，但這種方法只能獲得驅油效率，無法描述整個驅替過程的溫度和壓力的動態過程以及采出油品質變化的全過程，因此，研制一種能夠實現巖心模型管內壁面完全絕熱的控制方法對于實態模擬熱力驅油過程中全過程熱物理、熱化學特征十分重要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的問題，提供一種巖心模型管內壁面絕熱控制裝置及方法，能夠提供準確的絕熱壁面邊界條件。

為了達到上述目的，本發明裝置采用如下技術方案：

包括控制器、開關以及分別安裝在巖心模型管本體外壁面以及內壁面的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，

其中，第一溫度傳感器的正端與控制器的輸入端的正端相連，第一溫度傳感器的負端通過開關與第二溫度傳感器的負端相連，控制器的輸入端的負端與第二溫度傳感器的正端相連；

控制器的輸出端連接加熱裝置，加熱裝置設置在巖心模型管本體上。

進一步地，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均采用K型鎧裝熱電偶。

進一步地，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的連線與管壁相垂直。

進一步地，控制器為PID溫度控制器。

進一步地，加熱裝置為均勻纏繞在巖心模型管本體外壁上的電加熱帶。

進一步地，開關采用單刀雙擲開關；其中，第一溫度傳感器的正端與控制器的輸入端的正端相連，第一溫度傳感器的負端與開關的動端相連；第二溫度傳感器的正端與開關的第一不動端相連，第二溫度傳感器的負端與開關的第二不動端相連，開關的第一不動端與控制器的輸入端的負端相連。