水合物流动保障实验室的全透明高压反应釜装置

水合物流动保障实验室的全透明高压反应釜装置进行甲烷水合物生长和分解动力学实验。通过该高压全透明反应釜，可以直接观察到水合物的形成、生长、聚集、堵塞和分解过程，也可以观察水合物颗粒在连续相介质，如气、油、水相中的分布情况。实验过程中可通过3种独立的方式，充分得到水合物的动力学特征：

肉眼直接观察，或借助电子设备拍照录像，图像处理，获取水合物颗粒形态和分布信息；

压力和温度传感器采集反应釜压力温度，由气体的PVT关系和质量守恒原理计算得到水合物的生长、分解速率；

(3)扭矩测量装置测得为克服流动阻力、维持叶片在恒定转数下搅拌所需的电机扭矩，从而反映出含水合物颗粒的多相流体的流动特性。该水合物实验装置包含一个内径50.8mm、长127mm、壁厚8.5mm的蓝宝石圆管，上下两端通过与316不锈钢衔接，形成一个密闭的反应单元，反应单元容积约为522mL，操作压力可达21MPa。单元内的搅拌装置包含搅拌叶片和挡板，搅拌叶片由4个子叶片按十字状组合而成，挡板放置在圆管内壁，叶片和挡板的配合能够使实验介质在短时间内充分混合。搅拌叶片安装在磁力耦合搅拌轴的末端，搅拌轴由电机驱动。电机能够达到的转数是1800r/min，精度为±1r/min。该电机可以测量不同转数下叶片的扭矩，测量范围到57N·cm，精度为±0.04N·cm。在未搅拌状态下，圆柱形反应单元内下层是实验液体，上层是通入的反应气，气液界面为反应单元的内圆形截面；在搅拌状态下，部分气体会以气泡的形式融入液相中，且气相主体和液相主体界面呈现圆锥形，总的气液界面为液相主体中气泡表面与气液相主体圆锥形界面之和。反应单元的温度由外面的水浴控制。