水蒸发监测装置
阅读：1066发布：2020-06-24
专利汇可以提供水蒸发监测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种 水 蒸发 监测装置，涉及地下储气库中水分蒸发评价领域，所述水蒸发监测装置包括：反应容器，所述反应容器的上端设置有密封端盖，所述密封端盖上设置有与所述反应容器连通的贯通孔；与所述贯通孔连通的用于监测所述反应容器内压 力 参数的第一检测单元；与所述贯通孔连通的用于改变所述反应容器内压力参数的气 泵 ，所述气泵与所述贯通孔之间设置有第一控制 阀 ，所述第一 控制阀 能调节所述气泵与所述贯通孔之间的连通、断开状态；用于维持所述反应容器内设定 温度 的 温度控制 装置。本实用新型提供的水蒸发监测装置适用于研究地下储气库中水分的蒸发效率。，下面是水蒸发监测装置专利的具体信息内容。
1.一种水蒸发监测装置，其特征在于，包括：
中空的反应容器，所述反应容器的上端设置有密封端盖，所述密封端盖上设置有与所述反应容器连通的贯通孔；
与所述贯通孔连通的用于监测所述反应容器内压力参数的第一检测单元；
与所述贯通孔连通的用于改变所述反应容器内压力参数的气泵，所述气泵与所述贯通孔之间设置有第一控制阀，所述第一控制阀能调节所述气泵与所述贯通孔之间的连通、断开状态；
用于维持所述反应容器内设定温度的温度控制装置。
2.如权利要求1所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述贯通孔连通的第二检测单元，所述第二检测单元为下述任意一种：用于检测所述反应容器内、外压力差的压差传感器、用于检测所述反应容器内液体在所述设定温度下的相对湿度值的湿度传感器。
3.如权利要求2所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述压差传感器具有相对的第一端和第二端，所述压差传感器的第一端连通所述贯通孔，所述压差传感器能检测所述第一端与所述第二端之间的压力差。
4.如权利要求2所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述第二检测单元与所述贯通孔之间设置有第二控制阀，所述第二控制阀能调节所述第二检测单元与所述贯通孔之间的连通、断开状态。
5.如权利要求4所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述第一检测单元与所述反应容器之间设置有连通器，所述连通器具有阀体，所述阀体具有相对的上、下两端，所述阀体上、下两端均设置有开口，所述阀体上、下两端相连通形成第一通道；所述阀体上端开口通过连接头连通所述第一检测单元，所述阀体下端开口通过密封接头连通所述贯通孔。
6.如权利要求5所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述阀体在其周向上设置有第一开口，所述第一开口与所述气泵连通，所述第一开口与所述第一通道连通形成第二通道，所述第一控制阀设置在所述第二通道上。
7.如权利要求6所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述阀体在其周向上设置有第二开口，所述第二开口与所述第二检测单元连通，所述第二开口与所述第一通道连通形成第三通道，所述第二控制阀设置在所述第三通道上。
8.如权利要求1所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述气泵为真空泵，所述第一检测单元具体为真空表。
9.如权利要求1所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述气泵为增压泵，所述第一检测单元具体为压力表。
10.如权利要求1所述的水蒸发监测装置，其特征在于，所述温度控制装置包括：加热套和温度传感器，所述加热套套设在所述反应容器外部，所述温度传感器设置在所述加热套上。
水蒸发监测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及地下储气库中水分蒸发评价领域，具体涉及一种水蒸发监测装置。
背景技术
[0003] 现有技术中，地下储气库包括含水层储气库和洞穴储气库。含水层储气库是将气体注入含水地层中，将岩石孔隙空间中的水挤压下移而储气。洞穴储气库通常为利用水溶开采的方式在地下较厚的盐层或盐丘中形成的人造地下洞穴。水溶开采结束时，盐腔内充满了盐水，这些盐水将被注入的天然气顶替出来。上述两种地下储气库受其地层构造或盐腔形状的限制，储气库中残余了一定量的水或盐水将不能够完全被天然气顶替出。残留的水或盐水蒸发后致使干气(干气指的是水蒸气含量远低于地下温度压力条件下饱和水蒸气的天然气) 变为湿气。湿气中含有较多的水蒸气降低了天然气热值，无法满足用户对气质指标的要求；湿气中因携带游离水导致管线和设备被腐蚀；游离水的存在也增加了管道中的阻力，降低了天然气的输送效率。
[0004] 综上，为了防止储气库中的天然气含有大量水蒸气，需要对储气库中残留水的蒸发效率进行研究，从而选择合适的水蒸发抑制剂来抑制水的蒸发。目前，关于水蒸发效率的研究基本采用室内称重法，通过测量水分蒸发前后的质量变化来研究水分的蒸发效率，但存在着精度不足，测试工况单一等缺陷。而地下储气库环境比较复杂，如环境压力、环境温度等因素均影响着水蒸发效率，因此，现有技术中缺少一种适用于研究储气库中水蒸发效率的装置，来解决上述问题。实用新型内容
[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种水蒸气监测装置，能够适用于研究地下储气库中水分的蒸发效率，提供的技术方案如下所述：
[0006] 一种水蒸发监测装置，包括：
[0007] 中空的反应容器，所述反应容器的上端设置有密封端盖，所述密封端盖上设置有与所述反应容器连通的贯通孔；
[0008] 与所述贯通孔连通的用于监测所述反应容器内压力参数的第一检测单元；
[0010] 用于维持所述反应容器内设定温度的温度控制装置。
[0011] 作为一种优选的实施方式，所述装置还包括：与所述贯通孔连通的第二检测单元，所述第二检测单元为下述任意一种：用于检测所述反应容器内、外压力差的压差传感器、用于检测所述反应容器内液体在所述设定温度下的相对湿度值的湿度传感器。
[0012] 作为一种优选的实施方式，所述压差传感器具有相对的第一端和第二端，所述压差传感器的第一端连通所述贯通孔，所述压差传感器能检测所述第一端与所述第二端之间的压力差。
[0013] 作为一种优选的实施方式，所述第二检测单元与所述贯通孔之间设置有第二控制阀，所述第二控制阀能调节所述第二检测单元与所述贯通孔之间的连通、断开状态。
[0014] 作为一种优选的实施方式，所述第一检测单元与所述反应容器之间设置有连通器，所述连通器具有阀体，所述阀体具有相对的上、下两端，所述阀体上、下两端均设置有开口，所述阀体上、下两端相连通形成第一通道；所述阀体上端开口通过连接头连通所述第一检测单元，所述阀体下端开口通过密封接头连通所述贯通孔。
[0015] 作为一种优选的实施方式，所述阀体在其周向上设置有第一开口，所述第一开口与所述气泵连通，所述第一开口与所述第一通道连通形成第二通道，所述第一控制阀设置在所述第二通道上。
[0016] 作为一种优选的实施方式，所述阀体在其周向上设置有第二开口，所述第二开口与所述第二检测单元连通，所述第二开口与所述第一通道连通形成第三通道，所述第二控制阀设置在所述第三通道上。
[0017] 作为一种优选的实施方式，所述气泵为真空泵，所述第一检测单元具体为真空表。
[0018] 作为一种优选的实施方式，所述气泵为增压泵，所述第一检测单元具体为压力表。
[0019] 作为一种优选的实施方式，所述温度控制装置包括：加热套和温度传感器，所述加热套套设在所述反应容器外部，所述温度传感器设置在所述加热套上。
[0020] 本申请提供的水蒸发监测装置具有如下优点和特点：该水蒸发监测装置设置有温度控制装置，从而使得反应容器内部液体维持在设定温度。所述气泵能改变反应容器内的压力，恒温放置预定时间后，通过读取第一检测单元的数据，能够获得反应容器内的液体在所述设定温度下的蒸汽压，该蒸汽压为水蒸气中气态分子撞击液体所能产生的压强，从而能够反应出水分的蒸发量以及蒸发效率。进一步的，再向反应容器中添加水蒸发抑制剂，然后获得相同工况下，该混合溶液的蒸汽压，通过相关公式，可以计算该水蒸发抑制剂的抑制效率。因此，本申请提供的水蒸发监测装置能够进一步评价不同类型水蒸发抑制剂的抑制效率。
[0022] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0023] 应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
[0024] 图1为本申请实施方式中水蒸发监测装置的结构示意图。
[0025] 附图标记说明：
[0026] 1、第一检测单元；2、连接头；3、气泵；31、第一控制阀；4、第二检测单元；41、第二控制阀；5、加热套；6、反应容器；61、密封端盖；7、数据采集装置。
具体实施方式
[0027] 下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。
[0028] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0029] 一种水蒸发监测装置，如图1所示，包括：中空的反应容器6，所述反应容器6的上端设置有密封端盖61，所述密封端盖61上设置有与所述反应容器6 连通的贯通孔；与所述贯通孔连通的用于监测所述反应容器6内压力参数的第一检测单元1；与所述贯通孔连通的用于改变所述反应容器6内压力参数的气泵3，所述气泵3与所述贯通孔之间设置有第一控制阀31，所述第一控制阀31 能调节所述气泵3与所述贯通孔之间的连通、断开状态；用于维持所述反应容器6内设定温度的温度控制装置。
[0030] 本申请提供的水蒸发监测装置具有如下优点和特点：该水蒸发监测装置设置有温度控制装置，从而使得反应容器6内部液体维持在设定温度。所述气泵 3能改变反应容器6内的压力，恒温放置预定时间后，通过读取第一检测单元1 的数据，能够获得反应容器6内的液体在所述设定温度下的蒸汽压，该蒸汽压为水蒸气中气态分子撞击液体所能产生的压强，从而能够反应出水分的蒸发量以及蒸发效率。进一步的，再向反应容器6中添加水蒸发抑制剂，然后获得相同工况下，该混合溶液的蒸汽压，通过相关公式，可以计算该水蒸发抑制剂的抑制效率。因此，本申请提供的水蒸发监测装置能够进一步评价不同类型水蒸发抑制剂的抑制效率。
[0031] 所述反应容器6具有中空腔体，可用于模拟地下储气库。所述反应容器6 具有相对的上端和下端，所述下端为封闭端，所述上端设置有密封端盖61。所述密封端盖61与反应容器6的上端可以通过螺纹方式连接，密封端盖61的盖体外部设置有螺纹，反应容器上端设置有内螺纹，当然所述连接方式具体不作限定。所述密封端盖61上设置有贯通孔，该贯通孔能够与所述反应容器6相连通。所述反应容器6的具体规格在本申请中不作限定，可以随实验要求进行调整。
[0032] 所述第一检测单元1与所述密封端盖61上的贯通孔连通。所述第一检测单元1用于监测所述反应容器6内压力参数。该第一检测单元1可以是真空表，可以是压力表。所述真空表为用于测量小于大气压力的仪表。所述压力表为用于测量大于环境压力的仪表。所述气泵3用于改变反应容器6内的压力，气泵 3与贯通孔相连通。所述气泵3与贯通孔之间还设置有第一控制阀31，所述第一控制阀31能够调节所述气泵3与所述贯通孔之间的连通、断开状态。所述气泵3可以是增压泵也可以是真空泵。
[0033] 具体的，当所述气泵3为真空泵时，通过操作气泵3使得反应容器6的压力低于大气压，对应的，所述第一检测单元1选用真空表。当所述气泵3为增压泵，通过操作气泵3使得反应容器6内的压力高于大气压，对应的，所述第一检测单元1选用压力表。所述第一检测单元1与所述气泵3相配合可以用于检测反应容器6的密封性能。具体的，当操作所述气泵3直至反应容器6内的压力达到预定值后，切换第一控制阀31为断开状态，恒温放置预定时间后，可通过第一检测单元1读取不同时间的压力。
[0034] 所述温度控制装置用于维持所述反应容器6内的设定温度。所述温度控制装置包括：加热套5和温度传感器，所述加热套5套设在所述反应容器6外部，所述温度传感器设置在所述加热套5上。所述温度传感器能够使得加热套5加热至设定温度，并能够持续保温。
[0035] 在本实施方式中，所述水蒸发监测装置可以进一步包括：与所述贯通孔连通的第二检测单元4，所述第二检测单元4可以为下述任意一种：用于检测所述反应容器6内、外压力差的压差传感器、用于检测所述反应容器6内液体在所述设定温度下的相对湿度值的湿度传感器。
[0036] 所述压差传感器具有相对的第一端和第二端，所述压差传感器的第一端连通所述贯通孔，所述压差传感器能检测所述第一端与所述第二端之间的压力差。当通过温度传感器设置好设定温度后，反应容器6内液体在该温度下蒸发逐渐产生气态分子，导致反应容器6内的压力不断增大，所述压差传感器能够测量反应容器6内与外界之间的压力差，该压力差即为所述液体在该设定温度下的蒸汽压。所述湿度传感器用于检测反应容器6内气体中所含水蒸气量与相同工况下空气饱和水蒸气量的百分比。
[0037] 在一个实施方式中，所述第二检测单元4与所述贯通孔之间设置有第二控制阀41，所述第二控制阀41能调节所述第二检测单元4与所述贯通孔之间的连通、断开状态。
[0038] 在本实施方式中，所述第一检测单元1与所述反应容器6之间设置有连通器，该连通器具有阀体，所述阀体具有相对的上下两端，所述阀体的上、下两端均设置有开口，所述阀体上、下两端相连通形成第一通道；所述阀体上端开口通过连接头2连通所述第一检测单元1，所述阀体下端开口通过密封接头连通所述贯通孔。
[0039] 进一步的，所述阀体在其周向上设置有第一开口，所述第一开口与所述气泵3连通，所述第一开口与所述第一通道连通形成第二通道，所述第一控制阀 31设置在所述第二通道上。操作第一控制阀31能实现气泵3与反应容器6之间的断开、打开状态。所述阀体在其周向上还设置有第二开口，所述第二开口与所述第二检测单元4连通，所述第二开口与所述第一通道连通形成第三通道，所述第二控制阀41设置在所述第三通道上。所述第三通道上设置有第二控制阀 41，操作第二控制阀41，能实现第二检测单元4与反应容器6之间的断开、打开状态。所述第三通道可以设置在所述第二通道的上方，也可以设置在第二通道的下方，具体位置不作限定。
[0040] 在本实施方式，所述第二检测单元4电性连接数据采集装置7。该数据采集装置7可以为计算机，连接第二检测单元4的数据采集装置7将实时记录第二检测单元4上的压差数据或相对湿度数据，并自动记下读数的变化，在实验过程中减小了工作量。
[0041] 具体的，当操作所述气泵3直至第一检测单元1显示反应容器6内的压力达到预定值后，切换第一控制阀31为断开状态。然后可以打开第二控制阀41，使得反应容器6与第二检测单元4相连通，第二检测单元4将检测到的数据通过数据采集装置7记录下来，并能够记录不同参数随时间变化的结果，从而实现自动记录，可以不再依靠人员操作读取第一检测单元1的数据，节省了时间，能够实现自动化。
[0042] 为了更进一步理解本申请，如图1所示，下面将结合两个具体的应用场景对本申请提供的水蒸发监测装置的使用方法作进一步阐述。
[0043] 实施例1：
[0044] 选用容积规格为500ml的反应容器6，所述第一检测单元1采用真空表，气泵3选用真空泵，第二检测单元4选用压差传感器。真空表通过连接头2固定在连通器的上端，连通器的下端通过密封接头连通至反应容器6密封端盖上的贯通孔。连通器的左端连通真空泵，右端连通压差传感器。压差传感器与数据采集装置7电性连接。
[0045] 首先打开第一控制阀31，使气泵3与反应容器6连通，抽真空30min，并通过温度传感器使加热套5升温至60℃。当真空表显示读数为-0.1MPa时，关闭第一控制阀31，然后恒温放置24h，检测反应容器6的密封性能。24h后，通过读取真空表的读数，计算得出压差为1KPa，该压差是由于反应容器6的密封性能所导致的。
[0046] 然后向反应容器6内加入200ml的水，打开第一控制阀31和第二控制阀 41，抽真空30min，并通过温度传感器使加热套5升温至60℃，当真空表显示读数为-0.1MPa时，关闭第一控制阀31。恒温放置24h后，读取数据采集装置 7记录的压差传感器的数据，压差为
20KPa。
20KPa。
[0047] 再将十二烷基三甲基氯化铵加入至反应容器6内的200ml水中，打开第一控制阀31和第二控制阀41，抽真空30min，并通过温度传感器使加热套5升温至60℃，当真空表显示读数为-0.1MPa时，关闭第一控制阀31。恒温放置24h 后，读取数据采集装置7记录的压差传感器的数据，压差为15KPa。
[0048] 最后通过相关公式计算该水蒸发抑制剂的抑制率。所述相关公式为：
[0049]
[0050] 式中，η为水蒸发抑制率，
[0051] PW为纯水在某温度下的蒸汽压，
[0052] Ps为加入水蒸发抑制剂的水在某温度下的蒸汽压，
[0053] ρw为纯水在某温度下的相对湿度值，
[0054] ρs为加入水蒸发抑制剂的水在某温度下的相对湿度值。
[0055] 通 过 上 述 公 式 ，则 该 十 二 烷 基 三 甲 基 氯 化 铵 抑 制 率 为 ：
[0056] 实施例2：
[0057] 选用容积规格为500ml的反应容器6，所述第一检测单元1采用压力表，气泵3选用增压泵，第二检测单元4选用湿度传感器。压力表通过连接头2固定在连通器的上端，连通器的下端通过密封接头连通至反应容器6密封端盖上的贯通孔。连通器的左端连通增压泵，右端连通湿度传感器。湿度传感器与数据采集装置7电性连接。
[0058] 首先打开第一控制阀31和第二控制阀41，使气泵3与反应容器6连通，使用干燥氮气增压，并通过温度传感器使加热套5升温至50℃。当压力表显示读数为0.5MPa时，关闭第一控制阀31，然后恒温放置24h，检测反应容器6 的密封性能。24h后，读取数据采集装置7记录的湿度传感器的数据，显示相对湿度为0％RH。
[0059] 然后向反应容器6内加入200ml的水，打开第一控制阀31和第二控制阀 41，使用干燥氮气增压，并通过温度传感器使加热套5升温至50℃。当压力表显示读数为0.5MPa时，关闭第一控制阀31，然后恒温放置24h。24h后，读取数据采集装置7记录的湿度传感器的数据，相对湿度为84.6％RH。
[0060] 再将十六烷醇加入至反应容器6内的200ml水中，打开第一控制阀31和第二控制阀41，使用干燥氮气增压，并通过温度传感器使加热套5升温至50℃。当压力表显示读数为
0.5MPa时，关闭第一控制阀31，然后恒温放置24h。24h 后，读取数据采集装置7记录的湿度传感器的数据，相对湿度为61.5％RH。
0.5MPa时，关闭第一控制阀31，然后恒温放置24h。24h 后，读取数据采集装置7记录的湿度传感器的数据，相对湿度为61.5％RH。
[0061] 最后通过相关公式计算该水蒸发抑制剂的抑制率。所述相关公式为：
[0062]
[0063] 式中，η为水蒸发抑制率，
[0064] PW为纯水在某温度下的蒸汽压，
[0065] Ps为加入水蒸发抑制剂的水在某温度下的蒸汽压，
[0066] ρw为纯水在某温度下的相对湿度值，
[0067] ρs为加入水蒸发抑制剂的水在某温度下的相对湿度值。
[0068] 通过上述公式，则该十六烷醇抑制率为：
[0069] 本申请提供的水蒸发监测装置具有如下优点：
[0070] (1)装置结构简单，在室内即可进行实验；
[0071] (2)该装置能够较为真实的模拟地下储气库的环境；
[0072] (3)该装置可适用于定量研究不同类型水蒸发抑制剂的抑制效率；
[0073] (4)该装置操作简单，能够实现自动化。
[0074] 上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
[0075] 多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不是为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
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