水合物流動保障實驗室的全透明高壓反應釜裝置

水合物流動保障實驗室的全透明高壓反應釜裝置進行甲烷水合物生長和分解動力學實驗。通過該高壓全透明反應釜，可以直接觀察到水合物的形成、生長、聚集、堵塞和分解過程，也可以觀察水合物顆粒在連續相介質，如氣、油、水相中的分布情況。實驗過程中可通過3種獨立的方式，充分得到水合物的動力學特征：

肉眼直接觀察，或借助電子設備拍照錄像，圖像處理，獲取水合物顆粒形態和分布信息；

壓力和溫度傳感器采集反應釜壓力溫度，由氣體的PVT關系和質量守恒原理計算得到水合物的生長、分解速率；

(3)扭矩測量裝置測得為克服流動阻力、維持葉片在恒定轉數下攪拌所需的電機扭矩，從而反映出含水合物顆粒的多相流體的流動特性。該水合物實驗裝置包含一個內徑50.8mm、長127mm、壁厚8.5mm的藍寶石圓管，上下兩端通過與316不銹鋼銜接，形成一個密閉的反應單元，反應單元容積約為522mL，操作壓力可達21MPa。單元內的攪拌裝置包含攪拌葉片和擋板，攪拌葉片由4個子葉片按十字狀組合而成，擋板放置在圓管內壁，葉片和擋板的配合能夠使實驗介質在短時間內充分混合。攪拌葉片安裝在磁力耦合攪拌軸的末端，攪拌軸由電機驅動。電機能夠達到的轉數是1800r/min，精度為±1r/min。該電機可以測量不同轉數下葉片的扭矩，測量范圍到57N·cm，精度為±0.04N·cm。在未攪拌狀態下，圓柱形反應單元內下層是實驗液體，上層是通入的反應氣，氣液界面為反應單元的內圓形截面；在攪拌狀態下，部分氣體會以氣泡的形式融入液相中，且氣相主體和液相主體界面呈現圓錐形，總的氣液界面為液相主體中氣泡表面與氣液相主體圓錐形界面之和。反應單元的溫度由外面的水浴控制。