[發明專利]一種優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統及測試方法

有效

• 申請號: 202010541437.1
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111650244B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 崔淦;劉建國;邢瀟;王愛玲;劉翠偉;李自力;王順;董增瑞
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N5/04;G01N31/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

1.一種優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：包括：

氣流設置單元，變頻風機與風洞連接，提供外部橫向氣流；氣瓶提供內部縱向氣流；

甲烷水合物調節支撐裝置，包括盛放裝置和升降裝置，盛放裝置包括筒體和篩板，篩板活動封裝于筒體的底部，用于為甲烷水合物提供支撐；升降裝置位于篩板的底部，且與篩板連接；

篩板上設置有進氣口，氣源與篩板上的進氣口連通，篩板的上方設置有縱向氣流均流網；

風洞，位于筒體的上方，風洞的底部與筒體相互連通，且平齊；風洞的端部設置風機，風洞的端部設置有橫向氣流均流網，橫向氣流均流網設置于風機的下游；

氣流設置單元還包括風速探測儀，風速探測儀設置于風洞前段、橫向氣流均流網之后；

以及數據采集單元，包括高速攝像機、傳感器組件和數據采集模塊，傳感器組件分布設置于筒體內部和筒體上部，高速攝像機設置于盛放裝置的側面，高速攝像機和傳感器組件均與數據采集模塊信號連接；

所述甲烷水合物的形態為粉末顆粒。

2.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：所述升降裝置為精密手動升降臺。

3.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：升降裝置上放置有電子天平，電子天平上放置支架，支架的頂部與篩板連接。

4.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：篩板的底部放置有盛水盤，盛水盤的底部設置有稱重傳感器，盛水盤安裝于升降裝置上。

5.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：風洞的燃燒區采用透明材質制成。

6.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：風洞的末端設置排煙管道，排煙管道為弧形，末端朝上。

7.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：還包括煙氣采樣探管，煙氣采樣探管設置于火焰的末端位置，且與煙氣分析儀連接。

8.根據權利要求1所述的優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試系統，其特征在于：還包括點火器，點火器位于盛放裝置的下風側，且靠近盛放裝置的上表面設置。

9.一種優化甲烷水合物燃燒效率的實驗測試方法，其特征在于：包括如下步驟：

設計正交試驗方案，將影響水合物燃燒的變量作為控制因子，設置各因子水平數值，形成因子水平表，形成正交試驗方案表；

制備不同粒度水平的甲烷水合物顆粒；

將甲烷水合物顆粒填充于盛放裝置內，通過調整升降裝置來調整甲烷水合物的顆粒層厚度；

開啟風洞端部的風機，為甲烷水合物顆粒燃燒提供橫向強制氣流；開啟氣源，為甲烷水合物燃燒提供縱向強制氣流；

點燃甲烷水合物，進行燃燒試驗，利用高速攝像機采集水合物顆粒表面形態與火焰影像，利用熱電偶采集燃燒過程中火焰溫度、水合物顆粒層內部溫度分布及，利用煙氣分析儀分析煙氣成分、測算燃燒效率及過量空氣系數。