一种外场对气体水合物物性影响的综合测试装置

1.本发明涉及气体水合物试验领域，具体涉及一种外场对气体水合物物性影响的综合测试装置。


背景技术：

2.气体水合物是由气体分子(如甲烷、二氧化碳、氮气、硫化氢等)与水分子在低温高压条件下生成的一种类冰状的笼型晶体化合物。近年来，随着气体水合物研究的深入，发现利用气体水合物进行气体分离及储运可以成为一种新型高效的工业技术。
3.在模拟研究中，发现磁场、电场等外场对水合物的生成动力学性质，特别是诱导时间和储气量的影响很大。但是，单一或耦合的电场、磁场、光场、力场等外场对水合物的结构、密度等物性的影响还不明确。只有准确掌握了多种外场影响下的水合物的综合物性，才能指导水合物法气体储运技术中的水合物生成、输运和分解利用等不同阶段的顺利进行，提高能源利用效率。
4.因此，有必要提供一种能研究外场影响下的水合物的综合物性的设备。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的不足，本发明提供一种外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，设备系统简单、操作方便。
6.为实现上述目的，本发明技术方案如下：
7.一种外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，包括气液供应单元、温度控制单元、反应釜单元、外场发生单元、物性测试单元、数据采集处理单元，其中，
8.所述反应釜单元用于提供气液体系反应生成水合物的场所；
9.所述气液供应单元用于提供或排空所述反应釜单元及其所连接的管线中的气体和/或液体；
10.所述温度控制单元用于通过控制循环空气的温度来控制所述反应釜单元的环境温度，进而控制反应釜单元中气液体系的反应温度；
11.所述外场发生单元用于产生影响所述反应釜单元的单一或耦合的外场；
12.所述物性测试单元用于获取所述反应釜单元试验过程中的数据；
13.所述数据采集处理单元用于处理获取的数据。
14.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述反应釜单元包括反应釜，所述反应釜内设有可调式搅拌装置且所述反应釜的外周设有外场屏蔽装置。
15.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述温度控制单元包括恒温空气浴，所述反应釜单元设置于所述恒温空气浴内。
16.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述外场发生单元包括激光拉曼测试仪、x射线衍射测试仪、力场位移测试装置和温度压力测试装置，
其中，
17.所述激光拉曼测试仪和所述x射线衍射测试仪组合使用获取实验过程中的不同光谱强度i的谱图；
18.所述力场位移测试装置用于获取实验过程中的获取力场位移s；
19.所述温度压力测试装置用于获取实验过程中的温度t和压力p。
20.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述气液供应单元包括气瓶罐、缓冲罐、真空泵、进排液装置，其中，
21.所述气瓶罐设置于恒温空气浴的外部，所述缓冲罐设置于恒温空气浴的内部，所述气瓶罐内的气体经过所述缓冲罐补充到所述反应釜内；
22.所述真空泵连接至所述反应釜的顶部，用于排空所述反应釜单元及其所连接的管线中的气体；
23.所述进排液装置接至所述反应釜的底部，用于提供或排空所述反应釜单元及其所连接的管线中的液体。
24.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述外场发生单元包括外场发生板和外场发生控制器，其中，
25.所述外场发生板围绕所述反应釜设置，以屏蔽外界对待测外场的影响，且所述外场发生板与所述外场发生控制器控制信号相连。
26.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述数据采集处理单元包括摄像装置、转速及扭矩采集装置、温度压力数据采集控制卡、计算机数据处理系统，其中，
27.所述摄像装置用于记录实验过程中的气液体系反应生成水合物的过程；
28.所述转速及扭矩采集装置用于采集实验过程中的转速r和扭矩τ；
29.所述温度压力数据采集控制卡与所述温度压力测试装置控制信号相连，将采集的温度t和压力p传递到所述计算机数据处理系统，
30.所述计算机数据处理系统用于处理实验过程中的获取的参数。
31.如上所述的外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，进一步地，所述外场包括电场、磁场、光场和力场的任一种或其任意组合，其中，
32.电场通过电场发生装置产生，所述电场发生装置通过电源及放大器产生不同强度的直流电场、余弦交变电场、方形交变电场、脉冲式交变电场；
33.磁场通过磁场发生装置产生，所述磁场发生装置用于产生不同强度的磁场；
34.光场通过光场发生装置产生，所述光场发生装置用于通过不同的光源产生不同强度的光场；
35.力场通过力场发生装置产生，所述力场发生装置用于产生不同强度的压力。
36.本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的装置能深入研究水合物的综合物性，特别是外场影响下的水合物的综合物性，对水合物法气体储运过程的调控和评价具有重要意义，该装置具有较好的市场前景；本发明具有应用范围广、精确测试、实时监测等优点。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1是本发明实施例的综合测试装置的结构示意图。
39.附图标记说明：1、恒温空气浴；2、缓冲罐；3、气瓶罐；4、外场发生控制器；5、数据采集处理装置；6、计算机；7、激光拉曼测试仪和x射线衍射测试仪；8、真空泵；9、进排液装置；10、可调式搅拌装置；11、蓝宝石反应釜；12、外场发生板；13、外场屏蔽装置。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
41.实施例：
42.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
43.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.参见图1，图1是本发明实施例的综合测试装置的结构示意。
47.一种外场对气体水合物物性影响的综合测试装置，包括气液供应单元、温度控制单元、反应釜单元、外场发生单元、物性测试单元、数据采集处理单元，其中，
48.所述反应釜单元用于提供气液体系反应生成水合物的场所；
49.所述气液供应单元用于提供或排空所述反应釜单元及其所连接的管线中的气体和/或液体；
50.所述温度控制单元用于通过控制循环空气的温度来控制所述反应釜单元的环境温度，进而控制反应釜单元中气液体系的反应温度；
51.所述外场发生单元用于产生影响所述反应釜单元的单一或耦合的外场；
52.所述物性测试单元用于获取所述反应釜单元试验过程中的数据；
53.所述数据采集处理单元用于处理获取的数据。
54.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述反应釜单元包括反应釜，所述反应釜内设有可调式搅拌装置10且所述反应釜的外周设有外场屏蔽装置13。
55.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述温度控制单元包括恒温空气浴1，所述反应釜单元设置于所述恒温空气浴1内。
56.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述外场发生单元包括激光拉曼测试仪、x射线衍射测试仪、力场位移测试装置和温度压力测试装置，其中，
57.所述激光拉曼测试仪和所述x射线衍射测试仪组合使用获取实验过程中的不同光谱强度i的谱图；
58.所述力场位移测试装置用于获取实验过程中的获取力场位移s；
59.所述温度压力测试装置用于获取实验过程中的温度t和压力p。
60.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述气液供应单元包括气瓶罐3、缓冲罐2、真空泵8、进排液装置9，其中，
61.所述气瓶罐3设置于恒温空气浴1的外部，所述缓冲罐2设置于恒温空气浴1的内部，所述气瓶罐3内的气体经过所述缓冲罐2补充到所述反应釜内；
62.所述真空泵8连接至所述反应釜的顶部，用于排空所述反应釜单元及其所连接的管线中的气体；
63.所述进排液装置9接至所述反应釜的底部，用于提供或排空所述反应釜单元及其所连接的管线中的液体。
64.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述外场发生单元包括外场发生板12和外场发生控制器4，其中，
65.所述外场发生板12围绕所述反应釜设置，以屏蔽外界对待测外场的影响，且所述外场发生板12与所述外场发生控制器4控制信号相连。
66.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述数据采集处理单元包括摄像装置、转速及扭矩采集装置、温度压力数据采集控制卡、计算机6数据处理系统，其中，
67.所述摄像装置用于记录实验过程中的气液体系反应生成水合物的过程；
68.所述转速及扭矩采集装置用于采集实验过程中的转速r和扭矩τ；
69.所述温度压力数据采集控制卡与所述温度压力测试装置控制信号相连，将采集的温度t和压力p传递到所述计算机6数据处理系统，
70.所述计算机6数据处理系统用于处理实验过程中的获取的参数。
71.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述外场包括电场、磁场、光场和力场的任一种或其任意组合，其中，
72.电场通过电场发生装置产生，所述电场发生装置通过电源及放大器产生不同强度的直流电场、余弦交变电场、方形交变电场、脉冲式交变电场；
73.磁场通过磁场发生装置产生，所述磁场发生装置用于产生不同强度的磁场；
74.光场通过光场发生装置产生，所述光场发生装置用于通过不同的光源产生不同强度的光场；
75.力场通过力场发生装置产生，所述力场发生装置用于产生不同强度的压力。
76.本实施实例中，外场对气体水合物物性影响的综合测试过程包括如下步骤：
77.(1)将蓝宝石反应釜11清洗并干燥处理；
78.(2)启动恒温空气浴1，并设定恒定温度；
79.(3)打开排气阀门，并启动真空泵8，排出反应釜及管路中的空气，打开进排液装置9，待待测液体进入蓝宝石反应釜11后，关闭进排液装置9、排气阀门和真空泵8；
80.(4)打开进气阀门，向蓝宝石反应釜11中充入反应气体至预定压力后关闭进气阀门；
81.(5)启动外场发生控制器4和可调式搅拌装置10，使气体和水在单一或耦合外场影响下发生水合反应；
82.(6)启动激光拉曼测试仪和x射线衍射测试仪7，通过不同光谱强度i的谱图，实时监测分析体系内生成的气体水合物的结构变化。
83.(7)数据采集处理装置5和计算机6实时采集实验过程中的温度t、压力p、力场位移s、转速r和扭矩τ，当显示系统运行达到稳态平衡后，关闭外场发生控制器4、可调式搅拌装置10和恒温空气浴1。
84.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
85.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。