【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及工程試驗(yàn)，尤其涉及一種循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和清潔能源的快速發(fā)展，氣體儲存技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)能源高效利用和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。氫能，作為一種低碳新能源，被視為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵載體。氫能存儲作為一種新型儲能方式，具有放電時(shí)間長、容量規(guī)模大、經(jīng)濟(jì)性高和環(huán)境友好等優(yōu)勢，對于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)具有重要意義。儲氫庫作為重要的能源儲備設(shè)施，其建設(shè)和運(yùn)營的安全性和穩(wěn)定性受到了廣泛的關(guān)注。
2、廢棄礦洞作為一種潛在的儲氫庫資源，因其儲存容量大和安全性好而備受關(guān)注。然而，圍巖穩(wěn)定性是決定礦洞能否安全利用的關(guān)鍵因素。目前，現(xiàn)有的測試方法在評估圍巖穩(wěn)定性時(shí)存在較大的不確定性，而且這些方法的設(shè)計(jì)合理性和性能優(yōu)劣直接影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。此外，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣和測試精度不足等問題，難以滿足日益增長的科研與工程需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、測試精度高且能夠模擬多種工況條件的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置及方法，以滿足日益增長的科研與工程需求。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本專利技術(shù)提供了一種循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，包括：
3、第一裝置本體，所述第一裝置本體內(nèi)部中空形成軸壓室，軸壓室內(nèi)活塞式往復(fù)滑動有軸向壓頭，所述軸壓室底部開有容納所述軸向壓頭滑出的下壓口；
4、第二裝置本體，與所述第一
5、所述軸向壓頭從所述放樣室入口進(jìn)入對試樣施加向下的壓力；
6、所述氣壓室通過進(jìn)氣管路連接高壓氣源和氣體流量泵，所述氣壓室通過出氣管路連接抽氣泵和儲氣瓶，所述進(jìn)氣管路和所述出氣管路上均設(shè)有閥門、壓力表、溫度表和流量表，所述儲氣瓶連接氣相色譜儀。
7、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述軸向壓頭包括下壓段、活塞段和軸段，所述活塞段與所述軸壓室內(nèi)側(cè)壁活塞式滑動配合，所述下壓段位于所述活塞段底部中央，其外徑小于所述活塞段并與所述放樣室的內(nèi)徑相適配，所述軸段位于所述活塞段上方，所述軸段貫穿并導(dǎo)向滑動于所述第一裝置本體的頂部。
8、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述活塞段將所述軸壓室分隔為上腔室和下腔室；所述上腔室連接吹油管路和進(jìn)/出油管路，所述吹油管路連接氣泵，所述進(jìn)/出油管路連接至油泵、油箱和液體流量泵；所述下腔室連接有排氣管路，排氣管路上設(shè)置空氣壓縮轉(zhuǎn)換開關(guān)。
9、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，該循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置還包括控制系統(tǒng)，所述液體流量泵、所述氣體流量泵和所述氣相色譜儀均電性連接至所述控制系統(tǒng)。
10、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述軸向壓頭的軸段設(shè)有軸向位移傳感器。
11、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述環(huán)形臺階上設(shè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有密封圈。
12、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述放樣室的至少一面為透明材質(zhì)，便于觀察試樣在試驗(yàn)過程的變化情況。
13、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述氣壓室的內(nèi)壁上設(shè)有電加熱環(huán)，所述氣壓室內(nèi)還設(shè)溫度熱電偶。
14、在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一裝置本體和所述第二裝置本體通過螺栓緊固連接。
15、上述結(jié)構(gòu)旨在提供一種循環(huán)儲釋氫條件下廢棄礦洞多層復(fù)合結(jié)構(gòu)變形機(jī)制可視化試驗(yàn)裝置，主要用于研究和測試廢棄礦洞作為儲氫庫時(shí)圍巖的穩(wěn)定性，通過油箱向軸壓室注入耐壓油，借助控制系統(tǒng)控制液壓泵施加軸向壓力，同時(shí)試樣下方設(shè)有氣壓室，通過高壓氣源向氣壓室注入氣體，借助控制系統(tǒng)控制氣體壓縮機(jī)施加氣體壓力。
16、另一方面，本專利技術(shù)提供了一種循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)方法，采用上述任一項(xiàng)所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，該方法包括以下步驟：
17、步驟s1、將試樣放置在第二裝置本體的放樣室中，并確保試樣底部與密封圈接觸形成密封，使氣壓室處于密閉狀態(tài)；
18、步驟s2、連接第一裝置本體和第二裝置本體殼體，并確保密封；
19、步驟s3、通過控制系統(tǒng)控制軸向壓頭向試樣施加軸向荷載；
20、步驟s4、向氣壓室注入氣體并施加氣體壓力，同時(shí)監(jiān)測氣體流量、壓力、和溫度；
21、步驟s5、試驗(yàn)結(jié)束后，卸除氣體和軸向壓力，收集氣體并分析氣體純度和組分，將液壓油回流至油箱，關(guān)閉空氣壓縮轉(zhuǎn)換開關(guān)，取出并保存試樣；
22、步驟s6、記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出試驗(yàn)結(jié)果。
23、本專利技術(shù)具有以下技術(shù)效果：
24、本專利技術(shù)的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，可以提高測試精度，能模擬多種工況條件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的可視化。該裝置能夠精確控制和監(jiān)測壓力、流量、溫度等參數(shù)，確保試驗(yàn)的安全性和儲氫過程的穩(wěn)定性。本專利技術(shù)的試驗(yàn)裝置和方法用以支持氫能的儲存和利用，有助于提高廢棄礦洞資源的利用率，促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)，滿足科研與工程需求，為廢棄礦洞儲氫庫的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性研究提供科學(xué)依據(jù)。
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1.一種循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述軸向壓頭(2)包括下壓段、活塞段和軸段，所述活塞段與所述軸壓室(1)內(nèi)側(cè)壁活塞式滑動配合，所述下壓段位于所述活塞段底部中央，其外徑小于所述活塞段并與所述放樣室的內(nèi)徑相適配，所述軸段位于所述活塞段上方，所述軸段貫穿并導(dǎo)向滑動于所述第一裝置本體的頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述活塞段將所述軸壓室(1)分隔為上腔室和下腔室；所述上腔室連接吹油管路(6)和進(jìn)/出油管路(8)，所述吹油管路(6)連接氣泵(7)，所述進(jìn)/出油管路(8)連接至油泵、油箱(9)和液體流量泵(10)；所述下腔室連接有排氣管路，排氣管路上設(shè)置空氣壓縮轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)(11)，所述液體流量泵(10)、所述氣體流量泵(22)和所述氣相色譜儀(28)均電性連接至所述控制系統(tǒng)(11)。>
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述軸向壓頭(2)的軸段設(shè)有軸向位移傳感器(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述環(huán)形臺階(17)上設(shè)有環(huán)形凹槽(12)，所述環(huán)形凹槽(12)內(nèi)設(shè)有密封圈(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述放樣室的至少一面為透明材質(zhì)，便于觀察試樣(15)在試驗(yàn)過程的變化情況。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣壓室(19)的內(nèi)壁上設(shè)有電加熱環(huán)(24)，所述氣壓室(19)內(nèi)還設(shè)溫度熱電偶(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一裝置本體和所述第二裝置本體通過螺栓(14)緊固連接。
10.一種循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)方法，采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述軸向壓頭(2)包括下壓段、活塞段和軸段，所述活塞段與所述軸壓室(1)內(nèi)側(cè)壁活塞式滑動配合，所述下壓段位于所述活塞段底部中央，其外徑小于所述活塞段并與所述放樣室的內(nèi)徑相適配，所述軸段位于所述活塞段上方，所述軸段貫穿并導(dǎo)向滑動于所述第一裝置本體的頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述活塞段將所述軸壓室(1)分隔為上腔室和下腔室；所述上腔室連接吹油管路(6)和進(jìn)/出油管路(8)，所述吹油管路(6)連接氣泵(7)，所述進(jìn)/出油管路(8)連接至油泵、油箱(9)和液體流量泵(10)；所述下腔室連接有排氣管路，排氣管路上設(shè)置空氣壓縮轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的循環(huán)儲釋氫條件下礦洞穩(wěn)定性可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)(11)，所述液體流量泵(10)、所述氣體流量泵(22)和所述氣相色譜儀(28)均電性連接至所述控制系統(tǒng)(11)。...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉眾眾，李樹忱，許大強(qiáng)，葉繼紅，邱凱，劉昱煊，劉日成，
申請(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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