(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210746779.6 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 谢楠　马克波　刘志强　 (74)专利代理 机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 专利代理师 熊靖宇 (51)Int.Cl. G01N 33/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种可视化气体水合物存储动力学实验系 统 (57)摘要 一种可视化气体水合物存储动力学实验系 统， 包括水合物生成反应釜、 水合物存储 罐、 水合 物解离焓测量组件、 可视化拍照组件、 制冷机组、 气体存储及加压组件和数据采集组件等。 其中， 制冷机组提供水合物生成所需的冷量； 气体存储 及加压组件提供气体并给容器加压； 水合物生成 反应釜制备生成实验所需水合物； 水合物存储罐 对水合物进行恒温恒压存储； 可视化拍照组件对 制备及存储 过程进行可视化拍照， 同时对实验样 品进行显微拍照； 数据采集系统将实验过程中的 变量参数和得到的照片进行采集存储， 通过上述 结构， 本装置可以实现标准化的取样、 观测和记 录， 为气体水合物不同时期的动力学行为研究提 供了一种可 行实验方案 。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115327032 A 2022.11.11 CN 115327032 A 1.一种可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 包括水合物生成反应釜 (14)、 水合物存 储罐(28)、 水合物解离焓测量组件和显微观察装置； 所述水合物生成反应釜(14)和水合物存储罐(28)均设有实现其温度调节和保持的恒 温装置， 所述水合物生成反应釜(14)顶部设置有第一气体喷嘴(12)、 底部设置有气体发生 器(10)， 所述水合物存储 罐(28)的顶部设置有第二气体喷嘴(27)， 所述第一气体喷嘴(12)、 气体发生器(10)和第二气体喷嘴(27)的进气口分别通过管路与气体加 压机(34)的出气口 连接， 所述气体加压 机(34)的进气口通过 管路与气体存 储罐(36)的出气口连通； 所述水合物生成反应釜(14)内部设置有通过第一搅拌电机( 8)驱动的第一搅拌叶片 (9)， 所述水合物 生成反应釜(14)内部 设置有第一压力 传感器(6)和第三热电偶(7)； 所述水 合物生成反应釜(14)侧面设置有透明材质的反应釜透 视窗(5)； 所述水合物存储罐(28)内设置有通过第二搅拌电机(24)驱动的第二搅拌叶片(25)， 所 述水合物存储罐(28)内部设置有第二压力传感器(22)和第四热电偶(23)， 水合物存储罐 (28)侧面设置有存 储罐透视窗(20)； 所述反应釜透视窗(5)和存储罐透视窗(20)的外侧分别设置有拍摄内部水合物的相机 (3)； 所述相机(3)与计算机(4 4)连接； 所述水合物生成反应釜(14)设置有第一水合物浆体出口， 第 一水合物浆体出口通过管 路与第一浆体泵(15)的进口连接， 第一浆体泵(15)的出口通过管路与四通管的进口连接， 所述四通管三个出口通过管路分别与水合物存储 罐(28)的进口、 显微观察装置的进口和水 合物解离焓测量组件的进口连接， 水合物存储 罐(28)的出口通过第二浆体泵(29)与显微观 察装置的进口连接， 所述显微观察装置的出口以及水合物解离焓测量组件的出口通过管路 分别与第一三通管的进口连接， 所述第一三通管的出口与水合物生成反应釜(14)底部的回 液口连接 。 2.根据权利要求1所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述水 合物存储 罐(28)的进口上设有第四阀门(18)， 所述显微观 察装置的进口与四通管连接的管 路上设置有第五阀门(19)， 水合物解离焓测量组件的进口与四通管连接的管路设有第三阀 门(16)， 水合物存储罐(28)的出口上安装有第七阀门(30)， 所述水合物解离焓测量组件的 出口与第一三通管之间的管路上安装有第十阀门(42)， 所述显微观察装置的出口与第一三 通管之间的管路上安装有第九 阀门(41)， 所述第一气体喷嘴(12)、 气体发生器(10)和第二 气体喷嘴(27)的进气口上分别设有第一阀门(11)、 第二阀门(13)和第六阀门(26)， 所述气 体存储罐(36)的出气口上安装有第八阀门(3 5)。 3.根据权利要求1所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述解 离焓测量组件包括第五热电偶(31)、 第六热电偶(33)、 科里奥流量计(17)和可调功率加热 管(32)， 所述可调功率加热管(32)的进口和出口分别设置有第五热电偶(31)和第六热电偶 (33)， 所述可调功率加热 管(32)的进口上还安装有科 里奥流量计(17)。 4.根据权利要求1所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述显 微观察装置包括电子显微镜(37)、 恒温环 境箱(38)、 显微观察台(39)和补光灯(40)， 所述电 子显微镜(37)、 显微观察台(39)和补光灯(40)均设置在恒温环境箱(38)内， 显微观察台 (39)包括透明材质的显微观察通道(53)， 所述显微观察通道(53)的下方设有补光灯(40)， 上方设有电子显微镜(37)， 所述电子显微镜(37)的观测端面向显微观察通道(53)， 所述电权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115327032 A 2子显微镜(37)通过电子 显微镜连接线与计算机(4 4)连接。 5.根据权利要求4所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述显 微观察通道(53)的入口端(52)和出口端(5 5)以及与其连接的管路外包裹有保温层(51)。 6.根据权利要求4所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述显 微观察通道(53)为内部空心的、 水平 布设的平板结构。 7.根据权利要求1至6任意一项所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征 在于： 所述水合物生成反应釜(14)的外壳体(50)内设有夹层形成套壳夹层， 与水合物生成 反应釜(14)连接的恒温装置采用制冷机(1)， 制冷机(1)的出口通过管路与套壳夹层的冷媒 入口连接， 所述套壳夹层的冷媒出口通过 管路与制冷机(1)的冷媒出口连通。 8.根据权利要求1所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述水 合物存储罐(28)放置在 恒温水浴中实现恒温。 9.根据权利要求1所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所述相 机(3)为配置有微距镜 头的相机(3)。 10.根据权利要求7所述的可视化气体水合物存储动力学实验系统， 其特征在于： 所有 的管路外均包裹有保温层(51)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115327032 A 3