[发明专利]一种超临界水中细颗粒运动观测实验装置

权利要求书

1.一种超临界水中颗粒物质运动观测实验装置，其特征在于，该实验装置包括：

由压力容器外壁(4)制备的压力容器，其内填充有带有颗粒物质的水；

探头(5)，其发射端和接收端对称设置于压力容器外壁(4)的侧壁外侧并固定于防护层(3)的内壁，所述探头(5)发射的X射线透过压力容器外壁(4)，并以图片形式记录和收集压力容器外壁(4)内颗粒物质的运动情况；

防护层(3)，其包覆在探头(5)和压力容器外壁(4)的外周，防止探头(5)的射线辐射到装置外部，并加强压力容器外壁(4)的结构强度；

升压泵(1)，其与压力容器外壁(4)的下部连接，并将带有颗粒物质的水加压注入压力容器中；和，

固定设置于压力容器底端的加热板(6)，其对压力容器内的带有颗粒物质的水进行加热。

2.根据权利要求1所述实验装置，其特征在于，所述压力容器外壁(4)的耐受压力为22～27MPa，优选为25～27MPa。

3.根据权利要求1或2所述实验装置，其特征在于，所述压力容器外壁(4)的侧壁上固接有位置和大小与探头(5)适配的观察窗(8)；

所述观察窗(8)由蓝宝石晶体、金刚石或耐高温玻璃制成，优选为蓝宝石晶体。

4.根据权利要求3所述实验装置，其特征在于，所述防护层(3)使用铅、不锈钢、钼铬合金钢或钛合金制备，优选使用铅制备。

5.根据权利要求2或4所述实验装置，其特征在于，所述防护层(3)沿探头(5)的发射端和接收端连接方向竖直分为两个大小不同部件，探头(5)固定于分割面积较大的部件的侧壁内侧上。

6.根据权利要求5所述实验装置，其特征在于，所述防护层(3)的两个组成部件的连接处，设置有管道孔，以容纳与压力容器连接的管道。

7.根据权利要求1或6所述实验装置，其特征在于，所述升压泵(1)与防护层(3)之间还设置有防止压力容器内的水倒流的逆止阀(2)。

8.根据权利要求7所述实验装置，其特征在于，在压力容器外壁(4)的顶端还设置有机械阀(7)，当压力容器内的压力超过设定限度时，自动泄压至限度以下。

9.根据权利要求8所述实验装置，其特征在于，所述机械阀(7)将压力容器中压力的调整至23～27MPa。

10.一种使用权利要求1-8之一所述的超临界水中颗粒物质运动观测实验装置的进行颗粒运动观测实验的方法，包括以下步骤：

(1)设定机械阀的压力调整范围为23-27MPa；

(2)启动加压泵，向压力容器内注入带有颗粒物质的水，使压力容器内的水压升至3～5MPa后，停止注水；

(3)启动加热板，当压力容器的水温达到350℃时，探头自动启动X射线拍照功能，对压力容器内的颗粒物质进行拍照；

当压力容器内的水温达到了374℃时，加热板自动停止加热；

(4)探头持续拍照，将压力容器中颗粒物质的移动轨迹以图片形式记录下来，并将收集的图像信息以光电信号的方式传输到外部的信号采集收集器，实现颗粒运动轨迹的观测。