專利名稱：原位測量氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的方法及裝置。
背景技術(shù)：
氣體水合物是氣體或易揮發(fā)的液體與水作用形成的一種包絡(luò)狀晶體。氣體水合物又稱籠形水合物，它具有獨特的分子構(gòu)架水分子靠范德華力形成分子籠，客體分子則被包裹在水分子籠中做相對自由的旋轉(zhuǎn)運動。目前研究最多和最深入的水合物為天然氣水合物和制冷劑水合物，前者作為一種巨大的潛在能源和儲存能源的方式受到廣泛關(guān)注；后者因為其具有較高的相變溫度(5-12℃)和與冰相當(dāng)?shù)南嘧儩摕?，被認為是比較優(yōu)良的蓄冷介質(zhì)之一。
雖然制冷劑水合物蓄冷的相變溫度高于傳統(tǒng)的冰蓄冷的相變溫度，但水合物蓄冷存在一定的不足，主要表現(xiàn)為結(jié)晶困難和導(dǎo)熱系數(shù)低。因此有必要研究如何強化其導(dǎo)熱性能，如在其中加入高導(dǎo)熱性能的金屬納米粒子或納米碳粉等。作為一種巨大的潛在能源，天然氣水合物通常儲存在海底或大陸永凍區(qū)，其主要成分是甲烷和水。因為甲烷對大氣的溫室效應(yīng)是二氧化碳的二十多倍，并且天然氣水合物具有比冰更堅硬的機械特性，所以天然氣水合物的穩(wěn)定性關(guān)系到全球氣候變暖及海底海床的大規(guī)?；滤?。同時，天然氣水合物對溫度的變化非常敏感，故在評估水合物對環(huán)境變化的影響時有必要掌握其熱物性的變化規(guī)律。
研究證明籠形水合物族具有獨特的熱物理性質(zhì)，雖然它們是一種晶體，但其導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化具有玻璃體的變化特性。從分子結(jié)構(gòu)上來說，氣體水合物與冰結(jié)構(gòu)非常相似，而其導(dǎo)熱系數(shù)卻更接近于水的相應(yīng)值。由于絕大多數(shù)氣體水合物在常溫常壓下是不穩(wěn)定的，針對水合物的導(dǎo)熱系數(shù)報道十分缺乏。鑒于前人的經(jīng)驗，我們迫切的希望能夠采用一種快速可靠的測試方法測量樣品，以便為科學(xué)和工程界提供重要參考數(shù)據(jù)。另一方面，水合物在多孔介質(zhì)中的導(dǎo)熱系數(shù)比之單一樣品顯得更為重要，因為在工程實際中更加關(guān)心自然狀態(tài)下的天然氣水合物熱物性變化規(guī)律，這主要表現(xiàn)為天然氣水合物的熱開采。
目前針對低導(dǎo)熱系數(shù)的物質(zhì)，主要的測量方法是熱線法。國際上廣泛采用的是探針法，它是基于線熱源的瞬時測量方法。但是水合物有它的特殊性，它生成以后結(jié)構(gòu)很疏松。如果此時用探針測量，結(jié)果會很不真實，需要加壓使結(jié)構(gòu)致密。通常是軸向加壓(這是有效的驅(qū)除殘余氣體的方法)，但是加壓會使水合物的體積發(fā)生改變，而探針是軸向放置的，這樣探針擺放就成了首要問題。目前國際上使用探針法測出的水合物的導(dǎo)熱系數(shù)值分歧很大，并且不能給出非?？尚诺膶?dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化的關(guān)系。這一方面是由于探針法并不適合測量水合物的導(dǎo)熱系數(shù)，另一方面其水合物的生成品質(zhì)存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述水合物熱物性測試方法的不足，提供一種能夠原位測量氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的方法和裝置。
為達到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明所涉及裝置包括5大獨立系統(tǒng)，分別是氣體輸入及輸出系統(tǒng)；溫度控制系統(tǒng)；高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器；液壓傳動(加壓)系統(tǒng)；測控采集系統(tǒng)?，F(xiàn)參照圖1及圖2加以說明。
氣體輸入及輸出系統(tǒng)主要由閥門和管道組成，其中包括一些儀表和輔助設(shè)備。該系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)氣體的流通和氣體狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測。
溫度控制系統(tǒng)主要用來實現(xiàn)實驗所要求的溫度條件，通常使用的都是制冷壓縮機組和溫度感應(yīng)開關(guān)等儀器的組合。
高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器如圖1中11所示，它是完全浸沒在浴槽10中的。該高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器包括一端開口的圓筒形的反應(yīng)器主體，設(shè)置在反應(yīng)器主體開口端的反應(yīng)器蓋子，設(shè)置在反應(yīng)器蓋子上的氣體管道進入反應(yīng)器的端口、熱物性測量儀探頭的入口和熱電阻的入口，設(shè)置在反應(yīng)器主體內(nèi)部的活塞以及設(shè)置在反應(yīng)器主體底部與液壓傳動系統(tǒng)的高壓泵相連接的端口；熱物性測量儀探頭由兩個外殼夾住并置于反應(yīng)器主體內(nèi)的活塞與反應(yīng)器蓋子之間，通過外接導(dǎo)線與熱物性測量儀運算部分相連接。該處使用的熱物性測量儀探頭可以是Hotdisk探頭，熱電阻可以是熱電阻Pt100。這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了1)對水合物及含水合物沉積物熱物性的原位測量；2)由于使用了液壓傳動系統(tǒng)，放樣和取樣較為方便；3)可使用液壓對樣品加壓來克服接觸熱阻對測量結(jié)果的影響。
液壓傳動系統(tǒng)是通過外界施加一定的壓力造成壓差，并通過密封液體來傳送壓力的，它可以是一個外置高壓源產(chǎn)生一定壓力，并通過液體的不可壓縮性將壓力或動力傳送到所需部位。以上可變?nèi)莘e反應(yīng)器的容積改變就是通過液壓傳動改變反應(yīng)器內(nèi)部活塞位置來實現(xiàn)的。
測控采集系統(tǒng)主要指測量樣品熱物性的測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13。這兩套系統(tǒng)分別可以采用由瑞典Hotdisk AB公司制造的Hotdisk系統(tǒng)和美國Agilent公司制造的Agilent34901A數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。我們使用了可以克服接觸熱阻對導(dǎo)熱系數(shù)影響的瞬態(tài)面熱源測試方法，即Hotdisk熱物性測量儀，并且該測試儀器具有較小尺度的探頭結(jié)構(gòu)，它適于安放于樣品中，并可進行一定程度的壓縮。它在樣品中的測試區(qū)比探針法所涉及的測試區(qū)要小得多，樣品質(zhì)量的偏差對其影響大大減小。其余通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也可在此使用。
該套裝置使用時，反應(yīng)氣體經(jīng)由氣體輸入輸出系統(tǒng)進入浸沒在溫度控制系統(tǒng)中的高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，并與高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器中的其他反應(yīng)物在一定的溫度和壓力條件下反應(yīng)生成氣體水合物或水合物沉積物，其中溫度條件由溫度控制系統(tǒng)控制，壓力條件由液壓傳動系統(tǒng)控制，最后通過測控采集系統(tǒng)對反應(yīng)生成的氣體水合物或水合物沉積物的熱物性進行測量。反應(yīng)時，現(xiàn)將反應(yīng)液體注入反應(yīng)器11中，然后緊固蓋子11-5，同時密封住Hotdisk導(dǎo)線11-3，然后按照上面所述的步驟抽真空。將溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)到反應(yīng)所需溫度條件，開始進氣。在反應(yīng)終止后，即可對樣品進行原位測量，這個過程是保溫保壓進行的。因此該過程包括兩類實驗1)氣體水合物生成反應(yīng)。本實驗裝置的溫度壓力設(shè)計可以生成目前所知的幾乎所有類型的氣體水合物。
2)熱物性測定。本發(fā)明所使用的基于瞬態(tài)面熱源的Hotdisk法是首創(chuàng)的。
本發(fā)明的有益效果是1)獨特的水合物生成裝置的設(shè)計可以滿足不同類型和不同量的水合物合成，并且在合成后可以較為容易地取出(由活塞推出)。
2)實現(xiàn)水合物熱物性的原位測量，并且實現(xiàn)可以對測量樣品進行軸向加壓致密，可以有效地排出樣品中多余的氣體。
3)將瞬態(tài)面熱源法應(yīng)用于水合物導(dǎo)熱系數(shù)的測量。
4)能夠在測量時實現(xiàn)保溫保壓，甚至實現(xiàn)定溫定壓。
5)可以對實地采樣所得的樣品進行保壓、保溫測量，從而確定樣品的有效導(dǎo)熱系數(shù)，進一步可以指導(dǎo)熱開采及判定海底水合物的穩(wěn)定區(qū)域。
6)可以通過相應(yīng)的軟件，配合導(dǎo)熱系數(shù)測量來確定實地所采樣品中水合物的近似含量，從而對該區(qū)域的水合物總量進行評估。
7)測量的溫度壓力范圍廣，可進行低溫，高壓實驗。
8)采用了一體化設(shè)計，整個測試結(jié)構(gòu)緊湊。


圖1是整個氣體水合物生成測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容。
按圖1和圖2設(shè)計了一個實驗裝置，除特別注明，所有連接管道為外徑為6mm的不銹鋼管，所有連接使用螺紋連接，卡環(huán)卡套密封。反應(yīng)器耐壓30MPa，內(nèi)徑50mm，高250mm，壁厚7mm，其蓋子高為70mm，上面所開三個孔按如圖2所示布置。
氣體輸入輸出系統(tǒng)為氣體質(zhì)量流量計1，單向閥2，干燥器3，真空泵8，氣瓶9，壓力表B1，B2，真空表B3，閥門F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5組成。其中連接件是外徑6mm的不銹鋼管道，接頭處為卡環(huán)、卡套密封的螺紋連接。閥門F1是控制氣源進出的開關(guān)；F2是控制氣體進入氣體質(zhì)量流量計的開關(guān)；F3是氣體分流管路的開關(guān)，此處的氣體分流主要是考慮到避免高壓氣體在剛剛進入系統(tǒng)時對精密的氣體質(zhì)量流量計造成沖擊；F4是系統(tǒng)抽真空開關(guān)，在反應(yīng)時此處應(yīng)該關(guān)閉；F5是排空開關(guān)，它的作用主要是在反應(yīng)后排出殘余氣及真空泵復(fù)位。在反應(yīng)前需將所有閥門打開，連續(xù)快速開關(guān)閥門F1，讓氣瓶中的反應(yīng)氣體連續(xù)沖刷管道從而排擠出一部分空氣，此后封閉閥門F1，F(xiàn)5，打開真空泵開始抽真空。在對整個系統(tǒng)抽真空完畢后，關(guān)閉閥門F4，打開閥門F5使真空泵復(fù)位。關(guān)閉閥門F2，打開閥門F1開始進氣，等系統(tǒng)壓力平衡后，關(guān)閉閥門F3，打開閥門F2開始監(jiān)測系統(tǒng)氣體流量。
溫度控制系統(tǒng)由攪拌葉片6，換熱盤管7，浴槽10及溫度控制器12組成。浴槽10中所采用浴液為酒精，使用酒精而不是水作為傳熱介質(zhì)是因為考慮到在0℃以下水要結(jié)冰，冰會影響換熱盤管的換熱效果和凍結(jié)攪拌葉片，最終導(dǎo)致浴槽內(nèi)溫度分布不均。該控制系統(tǒng)能夠?qū)囟瓤刂圃?45℃至50℃間，控制精度為±0.1℃。
高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中還包括進行原位測量的熱物性測量探頭的布置示意圖。11-1是氣體管道進入反應(yīng)器的端口，之間通過螺紋連接，卡環(huán)卡套密封。此處的氣體管道較細，使用的是3mm外徑的不銹鋼管道；11-2是熱物性測量儀Hotdisk探頭的入口，通過螺紋連接，O型圈密封；11-3是熱物性測量儀Hotdisk的外接導(dǎo)線；11-4是熱電阻Pt100入口，通過螺紋連接，卡環(huán)卡套密封；11-5是不銹鋼反應(yīng)器的蓋子，它于與反應(yīng)器之間通過螺紋連接，O型圈密封；11-6是O型密封圈；11-7是為了保護柔軟的Hotdisk熱物性測量探頭不受損壞而設(shè)計的夾在其外部的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)外殼，該外殼分兩塊，分別置于探頭11-9的兩邊并將其夾在中間，通過11-8所示的螺釘緊固，在外殼中間部分是一個空心圓洞，此處保證探頭11-9能夠和樣品充分接觸并進行測量；11-10是反應(yīng)器的主體部分，其壁厚7mm，使用不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)徑為50mm，高度為250mm左右，耐壓達30MPa，最大容積為200ml；11-11是作為液壓傳動的酒精，液壓是通過外接高壓泵的端口11-13傳遞過來；11-12是活塞裝置，它的材質(zhì)為不銹鋼，通過雙層O圈密封。這套裝置的獨特性在于，它可以控制樣品的高度，樣品的量不受反應(yīng)器容積的限制，樣品可被壓縮致密，反應(yīng)結(jié)束后取樣比較方便等。
液壓傳動系統(tǒng)如圖1所示，包括高壓手泵5，閥門F6，F(xiàn)7。其間通過6mm不銹鋼管道連接，卡環(huán)卡套密封。高壓手泵5最大可產(chǎn)生50MPa的液體壓力，通過加液和排液，反應(yīng)器內(nèi)的活塞位置及內(nèi)部壓力能夠得到有效控制。采用酒精為浴槽10的浴液時，考慮到相當(dāng)部分的傳動介質(zhì)工作在酒精浴槽中，因此此處使用的傳動介質(zhì)為酒精。
測控采集系統(tǒng)包括指測量樣品熱物性的測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13，分別采用由瑞典Hotdisk AB公司制造的Hotdisk系統(tǒng)和美國Agilent公司制造的Agilent 34901A數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
實施例1在圖1、2中，以甲烷氣和280ppm十二烷基磺酸鈉(SDS)水溶液為反應(yīng)物，反應(yīng)合成生成甲烷水合物。實驗前先調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)，將反應(yīng)的溫度設(shè)定為0℃，然后用已經(jīng)配好的280ppm的SDS水溶液清洗反應(yīng)器11，隨后注入100克十二烷基磺酸鈉(SDS)水溶液，然后蓋上反應(yīng)器蓋子11-5并密封。然后將閥門F1、F2、F3、F4和F5都打開，連續(xù)快速開關(guān)閥門F1，讓氣瓶9中的甲烷氣連續(xù)沖刷管道從而排擠出一部分空氣，此后封閉閥門F1，F(xiàn)5，打開真空泵8開始抽真空。待真空表穩(wěn)定后，關(guān)閉閥門F4，打開閥門F5使真空泵8復(fù)位。關(guān)閉閥門F2，打開閥門F1開始進氣，等系統(tǒng)壓力平衡后，關(guān)閉閥門F3，打開閥門F2，甲烷通過氣瓶9流出，經(jīng)過氣體流量計1和單向閥2進入高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器11，同時開始監(jiān)測系統(tǒng)氣體流量，通入一定壓力的甲烷氣，本反應(yīng)使用甲烷壓力為6.6MPa。
甲烷通過高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器11上的氣體管道進入反應(yīng)器端口11-1進入反應(yīng)器11內(nèi)，與反應(yīng)器11內(nèi)的280ppm十二烷基磺酸鈉(SDS)水溶液反應(yīng)。等反應(yīng)完全后(反應(yīng)器內(nèi)溫度，壓力不再變化)，繼續(xù)保持反應(yīng)所用的溫度壓力參數(shù)2～3天，保證樣品老化。隨后開始原位測量樣品的熱物性參數(shù)，結(jié)果顯示，在0℃時，樣品未被活塞加壓致密時，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.36W/mK，而樣品加壓致密后，導(dǎo)熱系數(shù)為0.57W/mK。溫度從-10℃到5℃連續(xù)變化時，測出的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度上升而上升，呈現(xiàn)明顯的玻璃體導(dǎo)熱系數(shù)的變化規(guī)律。實驗結(jié)果證明，該裝置能夠較好地合成水合物，所用測量方法能很好地配合裝置完成對水合物熱物性的原位測量。
實施例2以沙子和四氫呋喃溶液混合來測量含四氫呋喃沙子多孔介質(zhì)的有效導(dǎo)熱系數(shù)，這個實例是模擬對實際采樣樣品的有效導(dǎo)熱系數(shù)測量。如上所述，實驗前將溫度控制系統(tǒng)設(shè)定為0℃，然后將質(zhì)量比為21％的四氫呋喃水溶液注入反應(yīng)器中，用玻璃棒將通過篩選的300-125μm的建筑用沙緩緩導(dǎo)入溶液中，直至沙子層將Hotdisk探頭完全淹沒。用吸管將沙子層上方多余的四氫呋喃水溶液吸出，將整個反應(yīng)器置于溫度控制系統(tǒng)中，開始反應(yīng)。經(jīng)過約5～10小時以后，液體相全部轉(zhuǎn)化為四氫呋喃水合物，繼續(xù)在當(dāng)前溫度壓力條件下，保溫2～3天使其老化。隨后在-10℃~-2℃之間進行原位測量，其導(dǎo)熱系數(shù)值約為1.9W/m·K左右。實驗證明，該裝置能夠較好地測量含水合物多孔介質(zhì)的有效導(dǎo)熱系數(shù)。
當(dāng)測試完結(jié)果后，配合相應(yīng)的計算機軟件來求樣品中的水合物含量。該軟件是基于本實驗室推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型使用Visual Basic語言編制的，在模型中假設(shè)水合物是均勻分布的，并且沙子的本征導(dǎo)熱系數(shù)與四氫呋喃水合物的導(dǎo)熱系數(shù)已知，這樣可以通過測得的有效導(dǎo)熱系數(shù)算出四氫呋喃水合物的近似含量，對實例二的計算結(jié)果為四氫呋喃水合物的體積含量約為總體積的53.5％?？紤]到含冰的沙子多孔介質(zhì)的冰體積含量約為49％，且四氫呋喃水合物的密度小于冰的密度，因此這個計算值還是比較合理的。這證明該裝置配合相應(yīng)的軟件可以估算樣品中的水合物含量。
權(quán)利要求
1.一種氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的測量裝置，其特征在于所述測量裝置包括氣體輸入及輸出系統(tǒng)；溫度控制系統(tǒng)；高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器(11)；液壓傳動系統(tǒng)；測控采集系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的測量裝置，其特征在于所述高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器完全浸沒在浴槽10中，包括一端開口的圓筒形的反應(yīng)器主體(11-10)，設(shè)置在反應(yīng)器主體(11-10)開口端的反應(yīng)器蓋子(11-5)，設(shè)置在反應(yīng)器蓋子(11-5)上的氣體管道進入反應(yīng)器的端口(11-1)、熱物性測量儀探頭的入口(11-2)和熱電阻(4)的入口(11-4)，設(shè)置在反應(yīng)器主體(11-10)內(nèi)部的活塞(11-12)以及設(shè)置在反應(yīng)器主體(11-10)底部與液壓傳動系統(tǒng)(d)的高壓泵(5)相連接的端口(11-13)；熱物性測量儀探頭(11-9)由兩個外殼(11-7)夾住并置于反應(yīng)器主體(11-10)內(nèi)的活塞(11-12)與反應(yīng)器蓋子(11-5)之間，通過外接導(dǎo)線(11-3)與熱物性測量儀相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的測量裝置，其特征在于所述浴槽10中使用的浴液為酒精。
4.一種氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟反應(yīng)氣體經(jīng)由氣體輸入輸出系統(tǒng)進入浸沒在溫度控制系統(tǒng)中的高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，并與高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器中的其他反應(yīng)物在一定的溫度和壓力條件下反應(yīng)生成氣體水合物或水合物沉積物，其中溫度條件由溫度控制系統(tǒng)控制，壓力條件由液壓傳動系統(tǒng)控制，最后通過測控采集系統(tǒng)對反應(yīng)生成的氣體水合物或水合物沉積物的熱物性進行測量。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟a、打開氣體輸入及輸出系統(tǒng)的氣瓶(9)，排擠掉氣體管道中的一部分空氣后，打開真空泵(8)開始抽真空。在對整個系統(tǒng)抽真空完畢后，開始通入反應(yīng)氣體，等系統(tǒng)壓力平衡后，開始監(jiān)測系統(tǒng)氣體流量；b、調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)中的溫度控制器(12)，將浴槽(10)的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)，開動攪拌葉片(6)和換熱盤管(7)保證整個浴槽(10)的溫度均勻；c、開動液壓傳動系統(tǒng)中的高壓手泵(5)，將高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器(11)內(nèi)的反應(yīng)壓力控制在設(shè)定范圍內(nèi)；d、將氣瓶(9)輸出的反應(yīng)氣體輸入到高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器(11)中，與高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器(11)其他的反應(yīng)物在設(shè)定的溫度和壓力下發(fā)生反應(yīng)，生成氣體水合物或含水合物沉積物；e、待反應(yīng)生成的氣體水合物或含水合物沉積物老化后，開動測控采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)，開始對氣體水合物或含水合物沉積物的熱物性進行原位測量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的測量方法，其特征在于液壓傳動系統(tǒng)中所用傳動介質(zhì)為酒精。
7.一種用于實施權(quán)利要求4或5所述方法的高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，其特征在于所述高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器包括一端開口的圓筒形的反應(yīng)器主體(11-10)，設(shè)置在反應(yīng)器主體(11-10)開口端的反應(yīng)器蓋子(11-5)，設(shè)置在反應(yīng)器蓋子(11-5)上的氣體管道進入反應(yīng)器的端口(11-1)、熱物性測量儀探頭的入口(11-2)和熱電阻(4)的入口(11-4)，設(shè)置在反應(yīng)器主體(11-10)內(nèi)部的活塞(11-12)以及設(shè)置在反應(yīng)器主體(11-10)底部與液壓傳動系統(tǒng)(d)的高壓泵(5)相連接的端口(11-13)；熱物性測量儀探頭(11-9)由兩個外殼(11-7)夾住并置于反應(yīng)器主體(11-10)內(nèi)的活塞(11-12)與反應(yīng)器蓋子(11-5)之間，通過外接導(dǎo)線(11-3)與熱物性測量儀相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器主體(11-10)由不銹鋼材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器蓋子(11-5)與反應(yīng)器主體(11-10)之間通過螺紋連接，并以O(shè)型圈(11-6)密封；所述氣體管道進入反應(yīng)器的端口(11-1)與反應(yīng)器蓋子(11-5)之間、熱電阻(4)的入口(11-4)與反應(yīng)器蓋子(11-5)之間通過螺紋連接，以卡環(huán)卡套密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，其特征在于活塞(11-12)由不銹鋼材料制成，與反應(yīng)器主體(11-10)內(nèi)壁通過雙層O型圈(11-6)密封；所述兩個外殼(11-7)由聚甲基丙烯酸甲脂制成，通過螺釘(11-8)緊固。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠原位測量氣體水合物及含水合物沉積物熱物性的方法和裝置。所述測量系統(tǒng)包括氣體輸入及輸出系統(tǒng)；溫度控制系統(tǒng)；高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器(11)；液壓傳動系統(tǒng)；測控采集系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟反應(yīng)氣體經(jīng)由氣體輸入輸出系統(tǒng)進入浸沒在溫度控制系統(tǒng)中的高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器，并與高壓可變?nèi)莘e反應(yīng)器中的其他反應(yīng)物在一定的溫度和壓力條件下反應(yīng)生成氣體水合物或水合物沉積物，其中溫度條件由溫度控制系統(tǒng)控制，壓力條件由液壓傳動系統(tǒng)控制，最后通過測控采集系統(tǒng)對反應(yīng)生成的氣體水合物或水合物沉積物的熱物性進行測量。本發(fā)明的設(shè)計可以滿足不同類型和不同量的水合物合成，并實現(xiàn)水合物熱物性的原位測量。
文檔編號G01N25/20GK1588022SQ20041005181
公開日2005年3月2日 申請日期2004年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月12日
發(fā)明者樊栓獅, 黃犢子, 梁德青 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所