專利名稱：一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣體水合物的制備技術，特別涉及到二氧化碳氣體 水合物快速生成的裝置。
背景技術：
能源和環(huán)境問題是當今國際關注的焦點之一。2005年2月16日《京都議 定書》正式生效，標志著全球應對溫室氣體排放開始走向具體實施的新階段。 我國C02排放的形勢極為嚴峻，1990年 2001年間，二氧化碳排放量凈增8. 23 億噸，位居世界第二。據國際能源機構預測中國在2009年可能會超過美國， 成為世界上C02溫室氣體第--排放大國，達到52億噸二氧化碳當量。因此， 采取有效措施控制火電廠C02的排放對于應對全球變暖、減緩"溫室效應"的 加劇有著十分重要的意義，并已成為目前無法回避的重大課題。
近年來，利用氣體水合物方法來回收和儲存C02技術受到國際學者的關 注。美國、日本、英國、挪威等國家投入大量資金開展C02水合物技術及其海 底儲存的研究，而國內這方面的研究基本空白。另外氣體水合物作為新一代 蓄冷介質，應用化學方式蓄冷，克服了冰的蓄冷效率低，水的蓄冷密度小， 共晶鹽的換熱效率低,易老化失效等弱點。目前對制冷劑氣體水合物的研究較 多，但在制冷劑水合物蓄冷工質的選擇上多集中于常規(guī)制冷劑，以及隨后的 一些替代制冷劑上如R134a， R141b上，卻忽略了自然工質0)2。 二氧化碳水 合物作為蓄冷介質時具有高達500KJ/kg的分解焓，而Rll, R141b分別是 334KJ/kg和344KJ/kg，因此二氧化碳水合物作為蓄冷介質具有一定的優(yōu)勢。
二氧化碳氣體水合物是水和C02氣體在一定的溫度和壓力條件下形成的
一種籠形結晶化合物。相對于甲烷來說，C02氣體更容易生成水合物。用水合 物法進行C02氣體的固定和儲存具有良好的開發(fā)前景，主要表現在(1)儲 氣密度大。研究表明，lm3水合物在標準狀態(tài)下可攜帶多達150 1601113的氣體;
(2)制備技術條件容易。與二氧化碳水合物可以在l-4Mpa、 0 1(TC條件下進 行制備，避免了干冰制備中的低溫要求。(3)水合物的熱物理性質比較穩(wěn)定， 儲存安全；(4)可有效地進行水合物的再氣化，將固體狀水合物直接轉化成 可利用的氣態(tài)C02; (5)應用領域廣。二氧化碳氣體水合物可作致冷劑用于食 品保鮮和貯存，進行海水淡化，也可以用于工農業(yè)生產，簡單可行，達到了 廢物利用的目的。
氣體水合物的生成是一個緩慢的結晶過程，伴隨著復雜的氣液固多相傳 熱傳質過程，存在誘導時間長，過冷度大，生長速度緩慢等特點。成功的利 用二氧化碳氣體水合物進行蓄冷/儲氣技術，必須解決水合物快速均勻的生成 問題，提高水合物的儲氣密度和蓄冷密度。 發(fā)明內容
本實用新型是針對現有氣體水合物制備技術中存在誘導時間長，過冷度 大，生長速度緩慢的不足，提出了一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置， 此裝置簡單適用、操作方便、測試精確、造價低。
本實用新型的技術方案為 一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，包 括高壓反應釜、低溫恒溫水槽、穩(wěn)壓進氣裝置、視頻監(jiān)測裝置，所述高壓反 應釜端蓋上設計有5個開孔，分別是溫度傳感器安裝螺紋口和壓力傳感器安裝 螺紋口； 一個進液口； 一個進氣口和一個電子內視鏡管安裝螺紋口；永磁體 攪拌電機固定安裝在反應釜的端蓋上，位于反應釜的中部，下端接攪拌葉片，
電子內視鏡通過電子內視鏡管安裝螺紋口和高壓反應釜連接，溫度傳感器安 裝螺紋口和壓力傳感器安裝螺紋口分別接溫度和壓力傳感器，進氣口外接穩(wěn) 壓進氣裝置，溫度傳感器、壓力傳感器、電子內視鏡的信號數據傳輸入視頻 監(jiān)測裝置，整個高壓反應釜為達到工作溫度置于低溫恒溫水槽中。所述高壓
反應釜材料選用316L不銹鋼。所述傳感器安裝采用可方便調節(jié)插入深度的動 卡套螺紋連接，聚四氟乙烯墊圈密封。所述攪拌葉片由永磁體攪拌電機驅動， 轉速可調。所述電子內視鏡和釜蓋螺紋連接，兩個不銹鋼墊圈和一個丁晴O型 墊圈密封。
本實用新型的有益效果在于可視化結構的設計可以清晰的實時觀察和 采集反應過程圖像；采用磁力耦合攪拌系統(tǒng)，解決高壓旋轉密封問題，并且 運行可靠，無噪音。

圖1是本實用新型氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置結構示意圖。
具體實施方式

如圖1所示，本實用新型裝置主體為高壓反應釜9，反應釜9端蓋10上設計 有5個開孔，分別是溫度傳感器安裝螺紋口2和壓力傳感器安裝螺紋口3; —個 進液口4; 一個進氣口7和一個電子內視鏡管安裝螺紋口6;永磁體攪拌電機5 固定安裝在反應釜9的端蓋10上，位于反應釜9的中部，下端接攪拌葉片5A，
采用磁力耦合攪拌技術，以靜密封代替了動密封，解決了高壓泄漏問題。電 子攝像裝置1可通過電子內視鏡管安裝螺紋口6和高壓反應釜9連接，可觀察到 高壓反應釜9內部反應情況。溫度傳感器安裝螺紋口2和壓力傳感器安裝螺紋 口3分別接溫度和壓力傳感器，定量測試反應釜9內部的情況。進氣口7外接穩(wěn)
壓進氣裝置，穩(wěn)壓進氣裝置包括截止閥ll、 11A、 11B、 IIC、 IID，真空泵12， 單向閥13，質量流量計14，減壓閥15，儲氣罐16，起到順利將二氧化碳通過 進氣口7送入高壓反應釜9，平衡壓力作用。溫度傳感器、壓力傳感器、電子 內視鏡l、質量流量計14的信號數據可傳輸入外接的計算機100中，構成數據 采集系統(tǒng)。
本實用新型的氣體水合物快速生成的可視化裝置主要由高壓反應釜、低 溫恒溫水槽、穩(wěn)壓進氣裝置、視頻監(jiān)測裝置等組成。
反應釜主體高壓反應釜材料為316L不銹鋼，最大承受壓力20MPa，采用 丁晴橡膠墊圈密封，工作溫度-2(TC-3CTC。在反應釜端蓋上分別設有鉑電阻 傳感器、壓力傳感器、CCD視鏡管、進氣管路的安裝螺紋連接口。鉑電阻傳感 器的安裝采用可動卡套螺紋連接，方便調節(jié)鉑電阻的插入深度，聚四氟乙烯 墊圈密封。CCD視鏡管和釜蓋螺紋連接，兩個不銹鋼墊圈和一個丁晴O型墊圈 密封。反應釜內設有攪拌葉片，采用磁力耦合攪拌技術，攪拌葉片由永磁體 攪拌電機驅動，轉速可調。它以靜密封代替了動密封，解決了機械密封和填 料密封難以解決的密封失效和高壓泄漏問題，可以實現高壓下水合物的化學 反應。
恒溫裝置利用恒溫槽8調節(jié)反應釜中溫度。恒溫水槽與制冷系統(tǒng)聯(lián)接并 根據設定值精確控制槽內溫度，維持反應所需的低溫條件，釜中氣體和液體 的顯熱和反應過程中水合物生成熱經反應釜壁面導出。恒溫槽溫度調節(jié)范圍
為-20。C-100。C。
穩(wěn)壓進氣裝置有儲氣罐、減壓閥、氣體質量流量計和單向閥等組成，
出口壓力0—6MPa可調。
視頻裝置在計算機上通過電子內視鏡和CCD圖像采集系統(tǒng)，可以在線清 晰地觀察和采集反應過程圖像，通過數據自動采集系統(tǒng)實時測量記錄水合物 制備反應過程溫度、壓力、氣體流量等參數。
利用該裝置進行可視化氣體水合物蓄冷/儲氣時，可以在恒容條件下，或 者在恒壓條件下進行水合物的制備，可以選擇在靜態(tài)系統(tǒng)中或者機械攪拌系 統(tǒng)中進行。通過添加合適的表面活性劑，可以有效地促進水合物的快速生成， 提高水合物的蓄冷/儲氣密度。
權利要求1、一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，包括高壓反應釜、低溫恒溫水槽、穩(wěn)壓進氣裝置、視頻監(jiān)測裝置，其特征在于所述高壓反應釜端蓋上設計有5個開孔，分別是溫度傳感器安裝螺紋口和壓力傳感器安裝螺紋口；一個進液口；一個進氣口和一個電子內視鏡管安裝螺紋口；永磁體攪拌電機固定安裝在反應釜的端蓋上，位于反應釜的中部，下端接攪拌葉片，電子內視鏡通過電子內視鏡管安裝螺紋口和高壓反應釜連接，溫度傳感器安裝螺紋口和壓力傳感器安裝螺紋口分別接溫度和壓力傳感器，進氣口外接穩(wěn)壓進氣裝置，溫度傳感器、壓力傳感器、電子內視鏡的信號數據傳輸入視頻監(jiān)測裝置，整個高壓反應釜為達到工作溫度置于低溫恒溫水槽中。
2、 根據權利要求l所述氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，其特征在于所述 高壓反應釜材料選用316L不銹鋼。
3、 根據權利要求l所述氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，其特征在于所述 傳感器安裝采用可方便調節(jié)插入深度的動卡套螺紋連接，聚四氟乙烯墊圈密 封。
4、 根據權利要求l所述氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，其特征在于所述 攪拌葉片由永磁體攪拌電機驅動，轉速可調。
5、 根據權利要求l所述氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，其特征在于所述 電子內視鏡和釜蓋螺紋連接，兩個不銹鋼墊圈和一個丁晴O型墊圈密封。
專利摘要本實用新型涉及一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置，包括高壓反應釜、低溫恒溫水槽、穩(wěn)壓進氣裝置、視頻監(jiān)測裝置，所述高壓反應釜端蓋上裝有溫度傳感器和壓力傳感器；進液口；進氣口和一個電子內視鏡；永磁體攪拌電機固定安裝在反應釜的端蓋上，位于反應釜的中部，下端接攪拌葉片，進氣口外接穩(wěn)壓進氣裝置，信號數據傳輸入視頻監(jiān)測裝置，整個高壓反應釜為達到工作溫度置于低溫恒溫水槽中。此裝置可視化結構的設計可以清晰的實時觀察和采集反應過程圖像；采用磁力耦合攪拌裝置，解決高壓旋轉密封問題，并且運行可靠，無噪音。
文檔編號F17C13/02GK201184496SQ20082005606
公開日2009年1月21日 申請日期2008年3月11日 優(yōu)先權日2008年3月11日
發(fā)明者妮 劉, 劉道平, 謝應明, 龔果清 申請人:上海理工大學