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原文传递含四氢呋喃水合物土持水性参数测试装置及其方法

专利名称：	含四氢呋喃水合物土持水性参数测试装置及其方法
摘要：	本发明公开了一种含四氢呋喃水合物土持水性参数测试装置及其方法，涉及一种含水合物土持水性参数的测试技术。本装置包括测试部分和水浴恒温部分；测试部分包括高压氮气瓶（1）、减压阀（2）、压力调节泵（3）、压力（4）、储水瓶（5）、集气管（6）、集液杯（7）、天平（8）、数据采集系统（9）和第1～3阀门（V1～V3）；水浴恒温部分包括恒温水浴箱（10）、循环泵（11）、温度传感器（12）、制冷系统（13）和第4～7阀门（V4～V7）。本发明能简单快速制得均匀稳定的含水合物土试样；能简便快速准确获得SWCC曲线；吸力范围较广，能减少传统轴平移法测试的人工误差。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	桂林理工大学
发明人：	汤沁;管泉源;颜荣涛;韦昌富
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910184328.6
公开号：	CN109991114A
代理机构：	武汉宇晨专利事务所
代理人：	黄瑞棠
分类号：	G01N5/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N5
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市建干路12号
主权项：	1.一种含四氢呋喃水合物土持水性参数测试装置，其特征在于：包括测试部分和水浴恒温部分；测试部分包括高压氮气瓶(1)、减压阀(2)、压力调节泵(3)、压力室(4)、储水瓶(5)、集气管(6)、集液杯(7)、天平(8)、数据采集系统(9)和第1～3阀门(V1～V3)；水浴恒温部分包括恒温水浴箱(10)、温度传感器(11)、循环泵(12)、制冷系统(13)和第4～7阀门(V4～V7)；其位置和连接关系是：在恒温水浴箱(10)中设置有压力室(4)，在压力室(4)中设置有上下连接的试样(4-5)和陶土板(4-6)，给试样(4-5)提供测试的地方；高压氮气瓶(1)、减压阀(2)和压力调节泵(3)依次通过管路连接至压力室上盖(4-11)的进气口(4-1)，给试样4-5提供气压环境；储水瓶(5)、第1阀门(V1)和压力室(4)的进水口(4-9)依次连通，给试样(4-5)提供水压环境；压力室(4)的出水口(4-8)、第2阀门(V2)、集气管(6)、第3阀门(V3)和集液杯(7)依次连通，集液杯(7)置于天平(8)上，天平(8)和数据采集系统(9)连接，测量试样(4-5)出水的变化；温度传感器(11)的探头分别设置于恒温水浴箱(10)内的顶部、中间、底部，温度传感器(11)和数据采集系统(9)连接，测量试样(4-5)周围环境的温度；在恒温水浴箱(10)内设置有导热铜管(10-4)，在恒温水浴箱(10)的左右侧壁分别设置有制冷液进口(10-5)、水循环进口(10-6)、制冷液出口(10-7)和水循环出口(10-8)；水循环进口(10-6)、第5阀门(V5)、循环泵(12)、第6阀门(V6)和水循环出口(10-8)依次闭环连通，给试样(4-5)提供恒温环境；制冷系统(13)的出口、第4阀门(V4)、制冷液进口(10-5)、导热铜管(10-4)、制冷液出口(10-7)、第7阀门(V4)和制冷系统(13)的入口依次闭环连通，给试样(4-5)提供制冷环境。 2.按权利要求1所述的含四氢呋喃水合物土持水性参数测试装置，其特征在于：所述的压力室(4)包括进气口(4-1)、第1密封胶圈(4-2)、固定螺杆(4-3)、有机玻璃罩(4-4)、试样(4-5)、陶土板(4-6)、第2密封胶圈(4-7)、出水口(4-8)、进水口(4-9)、压力室底座(4-10)、上盖(4-11)、排水沟槽(4-12)；其位置和连接关系是：从下到上，底座(4-10)、有机玻璃罩(4-4)和上盖(4-11)通过3个均布的固定螺杆(4-3)连接成一个密封容器，接口处由O型的第1密封胶圈(4-2)和第2密封胶圈(4-7)进行密封处理；在上盖(4-11)上设置有进气口(4-1)；陶土板(4-6)直径由第2密封胶圈(4-7)嵌在底座(4-10)顶部，在陶土板(4-6)的上方设置有试样(4-5)，在陶土板(4-6)的下方设置有排水沟槽(4-12)、出水口(4-8)和进水口(4-9)。 3.按权利要求1所述的含四氢呋喃水合物土持水性参数测试装置，其特征在于：所述的恒温水浴箱(10)包括水浴箱上盖(10-1)、上盖手柄(10-2)、水浴箱体(10-3)，导热铜管(10-4)、制冷液进口(10-5)、水循环进口(10-6)、制冷液出口(10-7)和水循环出口(10-8)；其位置和连接关系是：水浴箱上盖(10-1)和水浴箱体(10-3)上下连接成一个整体；在水浴箱上盖(10-1)上设置有上盖手柄(10-2)；在水浴箱体(10-3)内的上、下部分别设置有导热铜管(10-4)；在水浴箱体(10-3)内壁的上部分别设置有制冷液进口(10-5)、水循环进口(10-6)；在水浴箱体(10-3)内壁的下部分别设置有制冷液出口(10-7)和水循环出口(10-8)；水浴箱上盖(10-1)为两个小长方形带有连接开孔的盖子合并而成，尺寸为40cm×40cm，厚3cm，内部填充保温隔热材料；开孔大小直径d＝4cm；水浴箱体(10-3)为方形容器，尺寸为40cm×40cm×50cm，厚3cm，内部填充保温隔热材料。 4.基于权利要求1-3所述测试装置的测试方法，其特征在于：本方法包括以下步骤： ①制样根据目标水合物饱和度，配置不同浓度的四氢呋喃水溶液，对试样(4-5)抽真空后进行饱和24h，打开第4～7阀门(V4～V7)、制冷系统(13)和循环泵(12)，将饱和后的试样(4-5)装入密封袋置于水浴箱(10)中降温至-8℃进行诱导，3d后将水浴箱(10)升温至1℃保持14d，使THF完全转化为THF水合物；四氢呋喃水溶液配置方法为： mH2O——四氢呋喃水溶液中水的质量； mTHF——四氢呋喃水溶液中四氢呋喃的质量； SH——水合物饱和度； ②装样考虑到压力室(4)在传热过程中的额外热量损耗，水浴温度应有一定的过冷度，降低恒温水浴箱(10)的温度至-1℃；用第2密封胶圈(4-7)将饱和后的陶土板(4-6)密封在压力室底座(4-10)，打开第1阀门(V1)，储水瓶(5)中的水通过进水口(4-9)对排水沟槽(4-12)及管路进行饱和处理；接着为使集液杯(7)中收集的液体确为试样(4-5)排出，打开第2阀门(V2)和第3阀门(V3)，使水通过管路并充满集气管(6)，排出集气管(6)中气体，关闭第1阀门(V1)；同时还应对集液杯(7)进行密封处理防止水分损失；接着将预制好的饱和含THF水合物试样(4-5)进行称重，随后置于陶土板(4-6)上，将第1密封胶圈(4-2)置入压力室上盖(4-11)槽口后密封压力室(4)并安装固定螺杆(4-3)；将压力室(4)整体置入恒温水浴箱(10)中，将所有管路连接好后合上水浴箱上盖(4-11)； ③检漏及加压对放有集液杯(7)的天平(8)去皮，打开数据采集系统()9，打开高压氮气瓶(1)的气阀，控制减压阀(2)和压力调节泵(3)向压力室(4)中通入指定气压，在数据采集系统(9)填写施加气压数值，并设置数据采集时间间隔；若施加第一级压力2h后压力显示不变则可认为压力室密封性良好，试验可继续进行； ④测试施加压力后，试样(4-5)排出的水分经管路进入集液杯(7)中，数据采集系统(9)实时读取天平(8)读数以判断基质吸力是否达到平衡；待天平(8)读数稳定后，便可施加下一级压力； ⑤计算根据试验前测得的饱和含THF水合物试样(4-5)质量及出水量换算出各级吸力平衡后的含水率，再根据每一级的吸力值和含水率建立THF水合物沉积物的土水特征关系曲线。
所属类别：	发明专利