[發(fā)明專利]一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810033149.8
• 申請日: 2018-01-14
• 公開（公告）號: CN108226397A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何巖峰;夏一程;王相;竇祥驥;徐慧;張世峰;鄧嵩;浮歷沛;曹文科
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N21/84
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• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置，包括：實驗?zāi)M系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流體注入系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、管徑調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、進(jìn)排水系統(tǒng)和監(jiān)控存儲系統(tǒng)，所述實驗?zāi)M系統(tǒng)包括垂直設(shè)置的主實驗管道和分支管(1)，其特征在于：所述管徑調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括管徑調(diào)節(jié)裝置，所述管徑調(diào)節(jié)裝置同軸設(shè)置在所述分支管(1)內(nèi)，所述管徑調(diào)節(jié)裝置包括N個三棱體(2)，N個所述三棱體(2)沿分支管(1)的中心圓周陣列設(shè)置，相鄰兩個三棱體(2)的側(cè)面滑動貼合，N個三棱體(2)的側(cè)面圍成供流體通過的流體通道(3)，流體通道(3)的橫截面形狀為正N邊形，流體通道(3)的中心軸線與所述分支管(1)的中線軸線重合，所述分支管(1)的內(nèi)壁上圓周均布有N個推動缸，N個所述推動缸與N個所述三棱體(2)一一對應(yīng)，所述推動缸的中心軸線與其對應(yīng)的三棱體(2)中圍布成流體通道(3)的面之間的夾角為α，流體通道(3)橫截面的內(nèi)角角度為β，α＝1/2β，N個所述推動缸同時推動三棱體(2)逐漸遠(yuǎn)離分支管(1)內(nèi)壁時，相鄰的兩個所述三棱體(2)相互靠近，滑動貼合的兩個側(cè)面的重疊面積逐漸增大，流體通道(3)橫截面邊長逐漸減小。

2.如權(quán)利要求1所述的一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置，其特征在于：所述三棱體(2)中圍布成流體通道(3)的面上沿三棱體(2)的移動軌跡上固定安裝有滑塊(5)，與該面滑動貼合的三棱體(2)面上開設(shè)有導(dǎo)軌(6)，所述滑塊(5)滑動安裝在所述導(dǎo)軌(6)內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置，其特征在于：所述流體通道(3)內(nèi)固定安裝有伸縮橡膠軟管，所述伸縮橡膠軟管與三棱體(2)中圍布成流體通道(3)的面相切且固定設(shè)置。

4.如權(quán)利要求1所述的一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置，其特征在于：所述管徑調(diào)節(jié)裝置還包括調(diào)節(jié)旋鈕，所述調(diào)節(jié)旋鈕與所述推動缸電連接，所述調(diào)節(jié)旋鈕安裝在分支管(1)外殼上。

5.如權(quán)利要求1所述的一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置，其特征在于：所述三棱體(2)中圍布成流體通道(3)的面上沿三棱體(2)的移動軌跡上均勻開設(shè)有若干容納腔(8)，若干所述容納腔(8)內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有金屬扣(9)，與該面滑動貼合的三棱體(2)面上沿三棱體(2)的移動軌跡上均勻開設(shè)有限位槽(10)，所述限位槽(10)內(nèi)設(shè)置有磁鐵(11)，當(dāng)相鄰的兩個三棱體(2)相互靠近時，金屬扣(9)在磁鐵(11)的作用下轉(zhuǎn)動，卡設(shè)在限位槽(10)內(nèi)，限制三棱體(2)相互遠(yuǎn)離。

6.一種在模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置中執(zhí)行的方法，該方法包括以下步驟：

(1)、實驗準(zhǔn)備階段：

在溶液匹配槽(12)中先配備好所需濃度的溶液，關(guān)閉安全泄壓閥(13)、循環(huán)水進(jìn)水控制閥(14)，打開實驗倉(15)，檢查管道的對接吻合，旋緊管道固定法蘭(16)，關(guān)閉實驗倉(15)。打開進(jìn)水控制閥，啟動進(jìn)水泵(17)，向?qū)嶒災(zāi)M倉內(nèi)注入所需液體，直至液體水平面淹沒循環(huán)水管道出口為止，然后關(guān)閉循環(huán)水進(jìn)水控制閥(14)和進(jìn)水泵(17)，使水在實驗溫度控制裝置(18)中循環(huán)流通，使溫度控制裝置達(dá)到實驗所需溫度，啟動進(jìn)水泵(17)和加壓泵(19)，保證實驗倉(15)內(nèi)立管和分支管(1)組合中的液體流動；打開氣體增壓泵(20)與氣體控制閥(21)，啟動氣體增壓泵(20)開始工作，讀出壓力表(22)中壓力，待管道內(nèi)內(nèi)壓力達(dá)到試驗工況所需壓力后，關(guān)閉氣體增壓泵(20)，打開溢流安全閥(23)；打開光源，從照明視窗向?qū)嶒瀭}(15)中打光，啟動高速攝像機和計算機，保證高速攝像機對準(zhǔn)觀察視窗；實驗準(zhǔn)備結(jié)束；

(2)、實驗進(jìn)行階段：

當(dāng)實驗倉(15)內(nèi)溫度到達(dá)實驗設(shè)定溫度時，打開氣體注入控制閥(24)，然后打開氣體增壓泵(20)，控制氣體流量計流量，打開沙漏控制閥(25)的開關(guān)，根據(jù)刻度控制漏砂的速度，開始模擬主實驗管道與可變徑分支管(1)內(nèi)的匯流流動的實驗，用高速攝像機自動抓拍氣泡在主實驗管道上的流動情況，以及水合物的形成以及聚集阻塞過程，氣體流量一定，循環(huán)水流量一定，且觀察到管道有水合物形成為止，一個實驗過程結(jié)束，高速攝像機抓拍的圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳到計算機進(jìn)行存儲。

(3)、分支管(1)的變徑階段：

對實驗管道進(jìn)行泄壓，通過調(diào)節(jié)分支管(1)外壁上的調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)旋鈕控制推動缸啟動，N個推動缸同時推動N個三棱體(2)遠(yuǎn)離分支管(1)內(nèi)壁，相鄰的兩個三棱體(2)相互靠近，滑塊(5)在導(dǎo)軌(6)內(nèi)滑動，起到了導(dǎo)向作用，滑動貼合的兩個側(cè)面的重疊面積增大，流體通道(3)橫截面邊長減小，流體通道(3)的橫截面面積減少，流體通道(3)的管徑變小，金屬扣(9)在磁鐵(11)的作用下轉(zhuǎn)動，卡設(shè)在限位槽(10)內(nèi)，使三棱體(2)只能按固定方向移動，防止三棱體(2)相互遠(yuǎn)離，流體通道(3)的管徑固定，重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一組實驗。以此類推根據(jù)實驗的需求，可進(jìn)行多組不同管徑比的實驗。

(4)、實驗結(jié)束階段：

先關(guān)閉溫度控制裝置，打開實驗管道的安全泄壓閥(13)泄壓，關(guān)閉循環(huán)水進(jìn)水控制閥(14)和循環(huán)水出水控制閥，打開實驗倉(15)下端的排水閥，將一次實驗后實驗?zāi)M倉內(nèi)的污水放空至水池，實驗結(jié)束。