[发明专利]一种用于天然气水合物晶体生长光学观测的控温加压装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气水合物晶体生长光学观测的控温加压装置，属于能源科研仪器技术领域。

背景技术

天然气水合物在世界范围内广泛存在，这一点已得到广大研究者的公认。同样，在我国，天然气水合物储量也非常巨大，加强天然气水合物研究是开发中国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。

目前的天然气水合物研究，更多注重于水合物宏观性质和物理性质的研究，很少有对水合物生成和分解过程的动态微观研究。水合物的生成和分解实质上就是晶体的生成和分解过程，对于天然气水合物晶体生长进行光学观测是一种很好的研究手段。对这种水合物微观研究属于晶体方面的研究。这常需用到显微镜来观察研究水合物生成分解过程中晶体的结构变化。传统用的观测载物台缺少对样品所处环境的温度压力的控制，对水合物的动态观察研究有很多不便。

发明内容

为了解决上述天然气水合物研究中存在的问题，本发明提供一种天然气水合物晶体生长光学观测的控温加压装置，其目的在于方便天然气水合物稳定状态下和动态分解过程中的晶体光学观测研究。

本发明采用的技术方案是：

一种用于天然气水合物晶体生长光学观测的控温加压装置，包括端盖、视窗、样品台、冷却剂入口、气体入口、加热棒、压力传感器、温度传感器、气体出口、冷却剂出口、圆柱状台体和电阻丝。其中圆柱状台体为中空结构，在中空结构中心位置有和圆柱状台体底部相连的圆柱形样品台，台体中设有冷却剂通道，冷却剂在通道内流过，以降低腔体内的温度，在冷却剂入口和出口之间，开有五个孔道通入中空结构内部，分别是气体入口、加热棒安装孔、压力传感器安装孔、温度传感器安装孔和气体出口，气体从气体入口进入，从气体出口流出，控制天然气水合物样品的压力，在样品台的周围安装有电阻丝和加热棒相连，对样品加热，压力传感器检测天然气水合物样品的压力，温度传感器检测天然气水合物样品的温度，圆柱状台体上部设有视窗和端盖，视窗用于光学观测的光路通过、端盖用于固定视窗，通过拧开端盖，并取下玻璃视窗，可放入天然气水合物样品，并进行天然气水合物的原位生成与分解，所有的示数和显微镜图像通过线路连接到计算机终端上，可以实现温度和压力的程序控制以及图像的编辑。

本发明的有益效果

1)实现动态原位研究：把该装置放置在显微镜载物台上，设计压力位0～10MPa,设计温度为-30～20℃，能对天然气水合物进行生成与分解等过程进行原位天然气水合物晶体光学观测研究；

2)中心空腔内采用高压气体控压，利用循环冷却剂来降温，采用加热棒和电阻丝加热，并且可以通过计算及终端编程实现温度程序控制；

3)端盖与外壳采用不锈钢材料，能保证装置内温度与压力要求，视窗采用蓝宝石制成，能满足压力要求，且透明度良好，对观测基本无影响；

4)结构简单，易于加工和制造，设计结构紧凑，能重复使用，实验过程操作方便、简单适用。

附图说明

图1是本发明的控温加压装置装配图。

图2是本发明的控温加压装置俯视图。

图3是图2中的A-A剖视结构图和B-B剖视结构图。

图中：1端盖；2视窗；3样品台；4冷却剂入口；5气体入口；6加热棒；7压力传感器；8温度传感器；9气体出口；10冷却剂出口；11圆柱状台体；12电阻丝。

具体实施方式

图中示出了一种用于天然气水合物晶体生长光学观测的控温加压装置。该装置的圆柱状台体具有中心空腔，中心空腔中心设有样品台；圆柱状台体内部有冷却剂通道，台体侧壁冷却剂入口和冷却剂出口与冷却剂通道相连，可将其连接到冷却剂储存装置，以改变中心空腔温度。在中心空腔中围绕样品台设有与加热棒相连的电阻丝，可以对样品进行加热。从圆柱状台体侧壁伸入中心空腔内部的温度传感器检测并反馈控制温度。圆柱状台体侧壁设有通入中心空腔内的气体入口和出口，连接高压气体控制中心空腔的压力，从圆柱状台体侧壁伸入中心空腔内的压力传感器检测并反馈控制压力。

利用上述天然气水合物装置的实验步骤如下：

第一步，取下装置的端盖及视窗，将天然气水合物样品放入装置中心空腔的样品台上，重新盖好密闭；

第二步，将该装置放入显微镜载物台，在显微镜视野中找到欲测的天然气水合物样品；

第三步，根据实际实验的需要，降温时对外围通道通入冷却剂，加热时几桶加热棒的电源，气体进出口接通所需压力的气体，通入气体；