【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水合物基礎物性研究，具體而言，涉及一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置及方法。
技術介紹
1、氣體水合物，也被稱為籠形水合物，其本質是由主體分子—水，與客體分子—氣體，在低溫高壓條件下通過范德華力的相互作用而形成的一種非化學計量性的籠狀晶體物質。天然氣水合物資源量巨大，被認為是繼頁巖氣、煤層氣、致密氣之后的一種更具潛力的新型、綠色、清潔能源物質。此外，水合物在氣體捕獲和分離、海水淡化、co2海底封存以及蓄冷等方面也有廣泛的應用，具有很好的發展前景。因此，深入研究水合物的生長機理具有至關重要的意義。
2、水合物的生長過程可分為兩個部分：切向生長和法向生長。在研究水合物法向生長時，需要考慮水合物膜的初始厚度、增厚速率和增厚方向。其中水合物膜厚度的測定通常采用光學顯微鏡、激光衍射儀和核磁共振成像儀等高昂且復雜的設備直接測量，或采用水合物切向生長模型間接計算。利用顯微鏡測量水合物膜的厚度，一般是在帶有可視窗的反應釜內進行的，但界面效應會引起水合物膜不平整，且生成的水合物膜通常是不透明的，使用常規的可視手段很難準確測量水合物膜厚度，存在測定不準確和操作不便的技術問題。
3、專利號為cn201810396902.x的中國專利技術專利提出了一種天然氣水合物的體積測量設備及方法，其中天然氣水合物的體積測量設備包括測量艙、恒溫裝置、氣體吸收瓶、進氣裝置及稱重裝置，連接管路設置有第一截斷閥，氣體吸收瓶內盛放有氯化鈣溶液；當測量時，先關閉第一截斷閥，通過進氣裝置向測量艙內充入二氧化碳氣體，當二氧化碳氣體充滿測量
4、該技術方案雖然解決了天然氣水合物體積測量的技術問題，但由于其技術方案是通過沉淀法并轉化為稱量形式，以此計算出水合物體積，無法得到水合物厚度，同時該技術方案只提供了針對天然氣水合物體積的測量方式，存在一定的限制性，并不適用于本申請所要解決的技術問題，因此存在一定弊端。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置及方法，其能夠解決現有技術中對水合物膜厚度測定不準確和操作不便的技術問題。
2、為解決上述技術問題，本申請采用的技術方案為：
3、本申請實施例提供一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，包括緩沖系統，用于提供恒定壓力的氣體，反應系統，所述反應系統通過管線a與所述緩沖系統連通，所述管線a上設置有減壓閥，恒溫系統，與所述緩沖系統和所述反應系統相配合，以使所述緩沖系統和所述反應系統保持在預定溫度，供氣系統，所述供氣系統通過管線b與所述緩沖系統連通，所述管線b上設置有進氣閥門，測量系統，所述測量系統通過管線c與所述反應系統連通，所述管線c上設置有回壓閥，觀察系統，用于觀察反應系統。
4、實驗前通過測定高壓全可視反應釜內的直徑d1、體積v和注入高壓全可視反應釜內純水的體積vw；實驗過程中，當通過ccd相機觀察到藍寶石玻璃內生成一層水合物膜后，對釜內進行連續鼓泡，使其在水合物膜下方繼續形成水合物，在氣泡數達到100個時，停止鼓泡，停止實驗。測定鼓泡時氣泡的直徑d2和總的氣泡數c；記錄反應結束前高壓全可視反應釜內的溫度t，壓力p，通過pr方程計算得到高壓全可視反應釜內氣相中氣體的物質的量ng；在室溫環境(25℃)通過排水法測定高壓全可視反應釜內氣體的總體積，得到體積vg；先計算高壓全可視反應釜內氣體的總物質的量ntotal，可得到所形成水合物中氣體的物質的量nhg；再計算所形成水合物中氣體的質量m1，得到所形成水合物中水的質量m2和所形成水合物的質量m3；最后計算所形成水合物的體積vh和所形成水合物的表面積s，進而得到形成水合物的厚度δ。
5、在本專利技術的一些實施例中，上述緩沖系統包括緩沖罐頂蓋和緩沖罐釜體，緩沖罐頂蓋和緩沖罐釜體通過螺栓a連接，緩沖罐的作用為向反應系統中提供恒定壓力的氣體，若供氣系統中的氣體直接進入反應系統中，氣體的壓力無法控制，同時無法調節，達不到控制氣體速率的技術效果，因此需要設置緩沖系統，以此達到充入氣體控制的技術目的。
6、在本專利技術的一些實施例中，上述緩沖罐釜體設置有o型橡膠圈a，o型橡膠圈a嵌設于緩沖罐釜體的頂部，且o型橡膠圈a的外壁與緩沖罐頂蓋的底部抵接，上述緩沖系統由于是通過螺栓a連接的可拆卸方式，因此緩沖罐頂蓋與緩沖罐釜體之間連接的氣密性有所下降，基于此，設置了o型橡膠圈a，其嵌設在緩沖罐釜體的頂部，在螺栓a連接后，o型橡膠圈a的外露面與緩沖罐頂蓋的內壁抵接，同時由于螺栓a的作用使其跟緩沖罐頂蓋過盈配合，以此達到密封的效果，在使用時達到升壓密封的作用。
7、在本專利技術的一些實施例中，上述反應系統采用高壓全可視反應釜，其包括上蓋、藍寶石玻璃和下蓋，藍寶石玻璃的一端與上蓋抵接，另一端與下蓋抵接，上蓋和下蓋可拆卸連接；管線a的一端穿過緩沖罐頂蓋與緩沖系統內部連通，另一端穿過下蓋與反應系統內部連通，本申請裝置由于設置了觀察系統，需要對鼓泡數量進行限定和計數，因此需要能觀察到反應系統內部鼓泡的生成，基于此，選擇了高壓全可視反應釜，由于反應系統內壓力較高，可視化材料需要一定強度支撐，因此選擇藍寶石玻璃，保障反應系統的強度及穩定性，管線a穿過下蓋是為了讓從緩沖系統中鼓入的氣體，在通過下蓋進入反應系統中時，由于反應系統中裝有液體，因此能夠形成氣泡，達到氣泡計數及控制的技術目的。
8、在本專利技術的一些實施例中，上述上蓋和下蓋的可拆卸連接，具體為通過螺栓b可拆卸連接，螺栓b為長螺栓，由于上蓋和下蓋的直徑比藍寶石玻璃的直徑長，因此螺栓b在使用時穿過上蓋，位于藍寶石玻璃的外側面，并與下蓋連接，以此達到上蓋與下蓋可拆卸連接的技術目的。
9、在本專利技術的一些實施例中，上述上蓋設置有o型橡膠圈b，o型橡膠圈b嵌設于上蓋的底部，且o型橡膠圈b的外壁與藍寶石玻璃的頂部抵接；下蓋設置有o型橡膠圈c，o型橡膠圈c嵌設于下蓋的頂部，且o型橡膠圈c的外壁與藍寶石玻璃的底部抵接，上述上蓋與下蓋由于為可拆卸連接，同時藍寶石玻璃與上蓋和下蓋均為抵接的方式，因此在氣密上存在不足，同時抵接處沒有用作緩沖的部件，可能會對藍寶石玻璃產生磨損甚至破裂，因此設置有o型橡膠圈b和o型橡膠圈c，其分別嵌設在上蓋和下蓋中，并且兩者的外露面分別與藍寶石玻璃的兩端抵接，由于其材料的柔韌性，能夠有效保護藍寶石玻璃，起到緩沖作用，防止磨損破裂的產生，同時在螺栓b的配合下，達到氣密的效果，經加壓后也能夠規避漏氣的問題。
10、在本專利技術的一些實施例中，上述恒溫系統采用空氣浴，由于水合物的形成是在低溫高壓條件下，因此需要空氣浴維持恒定的低溫環境。
11、在本專利技術的一些實施例中，上述供氣系統采用高壓氣瓶，管本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述緩沖系統包括緩沖罐頂蓋和緩沖罐釜體，所述緩沖罐頂蓋和所述緩沖罐釜體通過螺栓A連接。
3.根據權利要求2所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，在所述緩沖罐釜體設置有O型橡膠圈A，所述O型橡膠圈A嵌設于所述緩沖罐釜體的頂部，且所述O型橡膠圈A的外壁與所述緩沖罐頂蓋的底部抵接。
4.根據權利要求2所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述反應系統采用高壓全可視反應釜，其包括上蓋、藍寶石玻璃和下蓋，所述藍寶石玻璃的一端與所述上蓋抵接，另一端與所述下蓋抵接，所述上蓋和所述下蓋可拆卸連接；所述管線A的一端穿過所述緩沖罐頂蓋與所述緩沖系統內部連通，另一端穿過所述下蓋與所述反應系統內部連通。
5.根據權利要求4所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述上蓋設置有O型橡膠圈B，所述O型橡膠圈B嵌設于所述上蓋的底部，且所述O型橡膠圈B的外壁與所述藍寶石
6.根據權利要求2所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述供氣系統采用高壓氣瓶，所述管線B的一端與所述高壓氣瓶連通，另一端穿過所述緩沖罐頂蓋與所述緩沖系統內部連通。
7.根據權利要求4所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述測量系統包括燒杯和高精度長量筒，所述高精度長量筒位于所述燒杯內，所述管線C的一端位于所述高精度長量筒的底部，與所述高精度長量筒的內部連通，另一端穿過所述上蓋與所述反應系統內部連通。
8.根據權利要求4所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，還包括監測系統，所述監測系統包括計算機、數據采集儀、溫度傳感器A、溫度傳感器B、壓力傳感器A和壓力傳感器B；所述溫度傳感器A和所述壓力傳感器A的一端均穿過所述緩沖罐頂蓋與所述緩沖系統內部連通，另一端均與所述數據采集儀采用通信連接；所述溫度傳感器B和所述壓力傳感器B的一端均穿過所述上蓋與所述反應系統內部連通，另一端均與所述數據采集儀采用通信連接；所述計算機與所述數據采集儀采用通信連接。
9.根據權利要求4所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，還包括控制系統，所述控制系統包括排氣閥門A、控制閥門A、排氣閥門B、控制閥門B、排氣閥門C、管線D、管線E和管線F，所述管線D的一端穿過所述緩沖罐頂蓋并與所述緩沖系統內部連通，另一端與所述排氣閥門A連通；所述控制閥門A設置在所述管線A上；所述管線E的一端與所述管線A連通，另一端穿過所述上蓋并與所述反應系統內部連通，所述控制閥門B設置于所述管線E上；所述管線F的一端穿過所述上蓋并與所述反應系統內部連通，另一端與所述排氣閥門B連通；所述排氣閥門C設置于所述管線C上。
10.一種基于權利要求1-9任一項所述的水合物膜厚度測量裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述緩沖系統包括緩沖罐頂蓋和緩沖罐釜體，所述緩沖罐頂蓋和所述緩沖罐釜體通過螺栓a連接。
3.根據權利要求2所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，在所述緩沖罐釜體設置有o型橡膠圈a，所述o型橡膠圈a嵌設于所述緩沖罐釜體的頂部，且所述o型橡膠圈a的外壁與所述緩沖罐頂蓋的底部抵接。
4.根據權利要求2所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述反應系統采用高壓全可視反應釜，其包括上蓋、藍寶石玻璃和下蓋，所述藍寶石玻璃的一端與所述上蓋抵接，另一端與所述下蓋抵接，所述上蓋和所述下蓋可拆卸連接；所述管線a的一端穿過所述緩沖罐頂蓋與所述緩沖系統內部連通，另一端穿過所述下蓋與所述反應系統內部連通。
5.根據權利要求4所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述上蓋設置有o型橡膠圈b，所述o型橡膠圈b嵌設于所述上蓋的底部，且所述o型橡膠圈b的外壁與所述藍寶石玻璃的頂部抵接；所述下蓋設置有o型橡膠圈c，所述o型橡膠圈c嵌設于所述下蓋的頂部，且所述o型橡膠圈c的外壁與所述藍寶石玻璃的底部抵接。
6.根據權利要求2所述的一種基于連續鼓泡的水合物膜厚度測量裝置，其特征在于，所述供氣系統采用高壓氣瓶，所述管線b的一端與所述高壓氣瓶連通，另一端穿過所述緩沖罐頂蓋與所述緩沖系統內部連通。
7.根據權利要求4所述的一種基于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈龍，申小冬，曾文靜，張銀德，黃富芝，何厚強，
申請(專利權)人：成都理工大學，
類型：發明
國別省市：
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