基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，所述系统包括供气液模块

【技术实现步骤摘要】
基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统及方法


[0001]本专利技术属于水合物相变核领域，具体涉及一种基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统及方法
。

技术介绍

[0002]水合物是气体小分子和水分子在低温高压下形成的一种非化学计量比的笼型结晶物，水合物生成分解过程中伴随氢键的生成和分解，因此都有热量的释放和吸收，水合物生成分解过程中引起的温度变化是流动安全保障及水合物资源开发利用等领域的关键问题
。
[0003]目前气体水合物生成分解主要集中在3方面：一是在流动安全中水合物抑制剂的评价方面，通过测定水合物的生成分解过程中的相变放热过程，来评定水合物的抑制效果；第二方面是在甲烷水合物储运过程中，通过测定水合物的生成和分解过程，生成过程用于测定储甲烷的能力，放热过程用于评定释放甲烷速率；第三方面是水合物蓄冷方面，通过水合物分解吸热过程，评选客体分子
。
[0004]除此之外，水合物成核生长和分解过程中温度分布特征在客体分子传质研究
、
水合物缺陷特征等领域亦起到重要的作用
。
因此，气体水合物生成分解过程中温度分布特征的定量测定，对水合物的技术应用，储存运输和资源开采方面的发展都将有积极的作用
。
[0005]目前对于水合物生成分解过程中温度变化主要有两类方法：一类是通过温度传感器，在低温高压釜内部通温度传感器的方式测定水合物生成分解过程中温度变化来测试；第二类方法是通过测定热量的方式，通过差示扫描量热仪等定量测定热量的仪器，对水合物生成分解过程中热量变化进行测定
。
然而，通过温度传感器和热量的方法都是通过整体性的温度变化，对于水合物成核分解过程中水合物成核生长过程中成核点和周围温度差异和演变过程无法做到精确定量测定
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出一种基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统及方法，以对水合物成核相变过程中传热特征进行细致的定量测定
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，所述系统包括供气液模块
、
制冷模块
、
红外成像模块
、
水合物生成模块和数据采集模块；
[0009]所述供气液模块用以提供水合物合成所需要的气体和液体；
[0010]所述制冷模块用以提供水合物合成需要的温度环境；
[0011]所述红外成像模块用以原位测定水合物生成过程中引起的温度变化；
[0012]所述水合物生成模块用以提供可视化水合物成核相变的生长环境；
[0013]所述数据采集模块用以采集所述水合物生成模块中温度
、
系统压力和红外成像数据
。
[0014]进一步地，所述供气液模块包括气瓶
、
高压泵
、
盛水容器和注水泵组成，所述气瓶和所述高压泵为所述水合物生成模块提供高压气体；所述盛水容器和所述注水泵为所述水合物生成模块提供液体
。
[0015]进一步地，所述制冷模块与所述供气液模块通过耐高压的金属管线相连，所述制冷模块包括水浴装置和制冷平台，通过两种方式来控制水合物生成需要的温度，一种是通过水浴制冷提供冷流体的方式，另一种是通过制冷平台上的半导体制冷的方式为水合物生成模块提供温度环境
。
[0016]进一步地，所述红外成像模块由红外成像仪和红外成像固定架组成，所述红外成像仪用于测定水合物生成室内温度变化，所述红外成像固定架用于固定所述红外成像仪
。
[0017]进一步地，所述水合物生成模块采用蓝宝石材质，包括水合物生成室和废液盛放容器，所述废液盛放容器用于盛放废液
。
[0018]进一步地，所述数据采集模块包括温度传感器
、
压力传感器和电脑数据采集系统；所述温度传感器用于采集所述水合物生成模块中的温度，所述压力传感器用于采集所述水合物生成模块中的系统压力，所述电脑数据采集系统用于传输所述红外成像模块的数据和后期数据分析
。
[0019]本专利技术还提供一种基于红外成像的水合物成核相变温度测试方法，所述方法包括以下步骤：
[0020]步骤
1、
工况准备：
[0021]1.1
通过注水泵向水合物生成室内注入液体；
[0022]1.2
打开气瓶，并通过高压泵向水合物生成室内注入高压气体；
[0023]1.3
打开制冷循环，通过外部制冷的方式对水合物生成室内进行温度控制；
[0024]步骤
2、
红外热成像测定水合物成核相变热效应实验：
[0025]2.1
根据实验工况设计，通过高压泵设置相应压力，并通过恒压模式实可视化水合物生成室内的压力恒定；
[0026]2.2
根据工况设计，设置制冷循环水浴的降温速率和恒温温度；
[0027]2.3
在
2.2
开始的同时开启红外热成像仪，开始记录水合物生成实内的温度演变；
[0028]2.4
记录水合物成核过程中放热引起的周围温度变化，并继续记录水合物生长过程中的体系温度变化；
[0029]2.5
体系水合物不再生长后，设置循环水浴的升温梯度和恒温温度；
[0030]2.6
通过红外热成像仪，记录水合物分解吸热过程中引起周围环境温度变化
。
[0031]进一步地，步骤1中，注入的气体组分是单一气体或者混合气体；注入的液体是盐溶液或有机物溶液
。。
[0032]本专利技术的技术效果：
[0033]本专利技术提出的基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统及方法，可以准确测定水合物成核
、
生长
、
分解过程中温度演变，且实验过程中温度压力可以按照工况设置，通过红外热成像原位实时记录水合物成核相变引起的微环温度变化
。
附图说明
[0034]附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利
要求书
[0035]一起用于对所专利技术的实施例进行说明
。
在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分
。
这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例
。
[0036]图1示出了本专利技术的水合物成核相变温度测试系统示意图；
[0037]图2示出了本专利技术的水合物成核相变温度测试方法示意图
。
具体实施方式
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请
。
[0039]如图1所示，本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，其特征在于，所述系统包括供气液模块
、
制冷模块
、
红外成像模块
、
水合物生成模块和数据采集模块；所述供气液模块用以提供水合物合成所需要的气体和液体；所述制冷模块用以提供水合物合成需要的温度环境；所述红外成像模块用以原位测定水合物生成过程中引起的温度变化；所述水合物生成模块用以提供可视化水合物成核相变的生长环境；所述数据采集模块用以采集所述水合物生成模块中温度
、
系统压力和红外成像数据
。2.
根据权利要求1所述的基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，其特征在于，所述供气液模块包括气瓶
、
高压泵
、
盛水容器和注水泵组成，所述气瓶和所述高压泵为所述水合物生成模块提供高压气体；所述盛水容器和所述注水泵为所述水合物生成模块提供液体
。3.
根据权利要求1所述的基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，其特征在于，所述制冷模块与所述供气液模块通过耐高压的金属管线相连，所述制冷模块包括水浴装置和制冷平台，通过两种方式来控制水合物生成需要的温度，一种是通过水浴制冷提供冷流体的方式，另一种是通过制冷平台上的半导体制冷的方式为水合物生成模块提供温度环境
。4.
根据权利要求1所述的基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，其特征在于，所述红外成像模块由红外成像仪和红外成像固定架组成，所述红外成像仪用于测定水合物生成室内温度变化，所述红外成像固定架用于固定所述红外成像仪
。5.
根据权利要求1所述的基于红外成像的水合物成核相变温度测试系统，其特征在于，所述水合物生成模块采用蓝宝石材质，包括水合物生成室和废液盛放容器，所述废液盛放容器用于盛放废液
。6.

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延振，齐慧萍，乔芬，王军锋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：