高溫高壓環(huán)境下靜態(tài)及動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量裝置設(shè)計(jì).pdf

1、CO2地質(zhì)封存作為最有前景的CO2減排方案之一，引起了全球廣泛關(guān)注。CO2地質(zhì)封存中，超臨界CO2/鹽水/巖石體系的潤(rùn)濕性影響著封存機(jī)理、流體運(yùn)移規(guī)律、地質(zhì)存儲(chǔ)量和存儲(chǔ)深度，而接觸角作為衡量潤(rùn)濕性的重要參數(shù)，影響其因素眾多，研究結(jié)論不一，需對(duì)其精確描述和研究?，F(xiàn)有測(cè)量地質(zhì)封存條件下CO2/鹽水/巖石體系接觸角的裝置存在以下不足:(1)無(wú)法精確測(cè)量接觸界面溫度;(2)測(cè)量巖石表面接觸角的位置單一，用特征點(diǎn)處接觸角表征巖石表面的潤(rùn)濕性，誤差

2、太大;(3)加減液法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角造成測(cè)量值嚴(yán)重偏離真實(shí)值。為了克服上述缺點(diǎn)，本文基于傳統(tǒng)的接觸角測(cè)量方法和ADSA（Axisymmetric Drop Shape Analysis）技術(shù)，研究了高溫高壓環(huán)境下氣/液/固體系靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量技術(shù)。
　　基于捕捉氣泡法和ADSA技術(shù)研究了靜態(tài)接觸角測(cè)量方法并設(shè)計(jì)了相應(yīng)裝置。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB4732計(jì)算雙開(kāi)口高溫高壓釜最小壁厚19.6mm，確保其安全性，并對(duì)藍(lán)寶石視鏡、螺紋封頭、密封件

3、進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決裝置補(bǔ)光和密封性等問(wèn)題;設(shè)計(jì)的溫度適配器包括堵頭、壓緊螺母、熱電偶和卡套等部件，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度適配器的有級(jí)調(diào)節(jié)，精確測(cè)量接觸界面的溫度;設(shè)計(jì)的注射器包括針頭、螺筒、螺桿把和針管等部件，針頭為直型針頭和偏心距彎型針頭，可測(cè)量巖石表面不同位置接觸角。最后完成配件選型和裝置裝配。
　　基于局部?jī)A斜板、靜滴法以及ADSA技術(shù)研究了動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量方法并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)裝置。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB4732計(jì)算單開(kāi)口高溫高壓釜最小壁厚24.5mm，確

4、保其安全性;設(shè)計(jì)的開(kāi)口密封環(huán)解決了裝置密封性;設(shè)計(jì)的環(huán)形光纖照明裝置解決了單側(cè)補(bǔ)光問(wèn)題，同時(shí)避免干涉拍攝路徑;設(shè)計(jì)的微型磁力聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)裝置靜密封和動(dòng)力傳遞;設(shè)計(jì)定軸輪系以微調(diào)基質(zhì)臺(tái)傾斜角度，精確捕捉氣泡運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角。核心技術(shù)為微型磁力聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)，磁體材料選用釹鐵硼，配置最優(yōu)磁極數(shù)為2，微型軸承選用深溝球軸承01系列605，并利用等效磁載荷理論校核磁力矩，滿足實(shí)驗(yàn)需求。單開(kāi)口高溫高壓釜滿足配件互換性，利用設(shè)計(jì)的配件對(duì)裝置進(jìn)行