[发明专利]一种基于高压节流控温技术的水合物相变过程可视化CT装置

摘要

一种基于高压节流控温技术的水合物相变过程可视化CT装置，属于水合物基础研究技术领域。高压气体通过气泵与低温探针进入控温池内，高压气体通过低温探针节流膨胀吸热进行温度控制，控温池与反应池通过自力式压力调节阀连接，自力式压力调节阀控制反应池内的压力，进而控制甲烷水合物生成与分解。出口气泵与控温池相连控制控温池内的压力。X射线CT实时扫描甲烷水合物生成分解过程。将高压气体节流低温装置与X射线CT结合，能够通过高压甲烷节流膨胀控制温度，解决了X射线CT扫描过程中反应釜旋转控温较难的问题。结合X射线CT扫描可视化观察在多孔介质表面甲烷水合物生成分解过程的三维结构，为水合物生成分解数值模拟研究提供基础数据。

主权项

一种基于高压节流控温技术的水合物相变过程可视化CT装置，其特征在于，所述的基于高压节流控温技术的水合物相变过程可视化CT装置包括反应池(16)、温度控制系统、压力控制系统和数据采集系统；所述的反应池(16)外部材料为耐高压PVC聚合材料，反应池(16)内部有蚀刻通道，通道内为不同形状的多孔介质，且蚀刻的通道不在同一平面内，以便于CT扫描三维成像；所述的温度控制系统包括预冷换热器(4)和控温池(15)，预冷换热器(4)对注入反应池(16)内的气体进行初步降温，控制初始进气温度；控温池(15)内设有低温探针(14)，低温探针(14)为耐高压不锈钢具有夹层结构的毛细管，其顶端为封闭端，高压气体经过毛细管，遇到封闭端后进入夹层；控温池(15)为设置在反应池(16)内的嵌套管，控温池(15)可取出；所述的压力控制系统包括第一气泵(3)、第二气泵(9)以及自力式压力调节阀(13)，所述的第一气泵(3)初始进行恒压注入，再改为恒流注入；第一气泵(3)设置在预冷换热器(4)端，第一气泵(3)内的气体通过预冷换热器(4)预热后，进入反应池(16)内；在第一气泵(3)与反应池(16)的管路上，设有温度传感器、压力表和温度反馈装置(12)，当控温池(15)内的温度高于或低于设定温度时，温度反馈装置直接反馈到第一气泵(3)，通过调节第一气泵(3)注入气体的流速来实现精确地控制温度；第二气泵(9)为恒压模式，通过第二气泵(9)控制控温池(15)内的压力，促使入口高流速气体通过低温探针(14)进入低压系统，使气体节流膨胀吸热；在第二气泵(9)与反应池(16)的管路上，设有温度传感器和压力表；控温池(15)与反应池(16)间通过自力式压力调节阀(13)控制连接，当压力高于设定值时关闭，当压力低于设定值时打开；自力式压力调节阀(13)控制向反应池(16)内注入加压气体，营造高压低温的环境，进而控制反应池(16)内甲烷水合物高压生成和低压分解条件；所述的数据采集系统包括两个温度传感器、两个压力表和计算机，温度值和压力值被计算机(18)实时记录数据；X射线CT扫描装置(17)对反应池(16)内的反应进行实时拍摄成像，传输到计算机(18)；甲烷气源(1)与第一气泵(3)通过压力调节阀(2)相连，第二气泵(9)与储气罐(10)相连，用于收集低温膨胀后的气体，储气罐(10)与第一气泵(3)通过止回阀(11)相连接，储气罐(10)内的气体重新作为气源，重复利用。