[发明专利]一种人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置及方法

权利要求书

1.一种人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，包括供气系统、压力测量系统、人工地震波装置、加热装置、加压装置；

所述供气系统包括氮气瓶一，氮气瓶一依次连接有三通一、三通二、开关，开关用来控制气路管道的开启关闭；氮气瓶一与三通一之间还设有气体质量流量计，气体质量流量计用于计量注入氮气流量；

压力测量系统包括压力传感器、计算机及不锈钢毛细管探头，压力传感器与三通一连接，计算机与压力传感器连接，压力传感器用于通过不锈钢毛细管探头对毛细管内气泡压力值进行测量；计算机用于记录压力传感器采集的压力值并作出相应的压力变化曲线；不锈钢毛细管探头通过气路管道与三通二连接；不锈钢毛细管探头的数量为两个，两个不锈钢毛细管探头均与三通二连接；

人工地震波装置包括相连的人工地震波发生器、振动控制仪，人工地震波发生器用于提供一定振动频率、一定振动加速度、一定振幅的模拟人工地震波的振动；振动控制仪用于控制输入各种振动信号参数的设定、监测人工地震波发生器输出信号并纠正改变其输入信号；

加热装置包括溶液罐和加热套，加热套设于溶液罐外部，溶液罐内装有待测液体，加热装置设于人工地震波装置的上方，不锈钢毛细管探头一端设于溶液罐内部；

加压装置包括氮气瓶二，氮气瓶二与溶液罐相连。

2.根据权利要求1所述的人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，压力传感器的量程大于毛细管内压力最大值。

3.根据权利要求1所述的人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，人工地震波发生器与振动控制仪之间还设有功率放大器，人工地震波发生器、振动控制仪、功率放大器之间通过振动信号传感器相连，功率放大器将振动控制仪所设置低功率、低电压的振动信号放大，振动信号传感器用于感应振动控制仪和人工地震波发生器的信号。

4.根据权利要求1所述的人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，氮气瓶二与溶液罐之间还设有压力表，压力表用于测量溶液罐中压力值。

5.根据权利要求1所述的人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，不锈钢毛细管探头与三通二之间还设有单向阀，单向阀与溶液罐顶部贯穿连接。

6.根据权利要求5所述的人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，所述人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置还包括支架，单向阀与支架连接。

7.根据权利要求6所述的人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置，其特征在于，单向阀外设有橡胶套，氮气瓶二与溶液罐相连的气路管道上设有橡胶套。

8.一种利用权利要求7所述人工地震波作用下高温高压液体表面张力测试装置的工作方法，包括步骤如下：

(1)测量两根不锈钢毛细管探头半径R₁、R₂，将两根不锈钢毛细管探头与两个单向阀连接，两根毛细管探头出口要保持平整对齐，用支架连接固定；

(2)将各种装置连接与组装好，向溶液罐中加入待测液体，通过支架调节不锈钢毛细管探头插入待测液体适当深度h，溶液罐的连接部位用橡胶套密封，保证装置气密性；

(3)使用氮气瓶二给溶液罐中待测液体加压，通过加热套给待测液体加热，直到达到要求的温度和压力后，保持温度和压力不变；

(4)打开人工地震波发生器，通过振动控制仪调节要求的振动频率、振动加速度、振幅等振动参数，保证人工地震波条件；

(5)保持人工地震波条件下，使用氮气瓶一向不锈钢毛细管中注入气体，通过计算机观察两根毛细管内压力变化曲线，通过气体质量流量计控制气体流速，直到计算机上两条压力曲线保持稳定，读取两根毛细管压力曲线最大值P₁、P₂,根据最大气泡压力法原理，其中：

其中，ρ为待测液体密度，g为重力加速度，h为不锈钢毛细管探头深入待测液体的深度；

(6)计算人工地震波不同振动参数下待测液体表面张力:

(7)根据实验要求，改变振动参数，重复步骤(4)-步骤(6)，得到不同振动参数下的待测液体表面张力。