天然气水合物离心机模型箱冷却系统的制作方法

本发明涉及天然气水合物实验模拟，特别是涉及天然气水合物离心机模型箱冷却系统。

背景技术：

1、天然气水合物是由天然气和水在较高的压力和较低温度条件下形成的一种笼型结晶固体化合物，是一种新兴的能源。盲目开采天然气水合物容易造成海底滑坡、地层沉降等地质灾害问题。因此，现有技术中通常会选择采用土工离心机试验方法进行天然气水合物开采物理模拟试验，以重现开采现场应力水平，反映水合物开采过程真实沉降状态。

2、如现有专利(专利号为202010502477.5，专利名称为《基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置及方法》)，该专利中对水合物模型采用水浴低温控制的方式，工作时对水进行降温后送入，利用低温的水再对水合物模型箱进行保温，即需要进行两次热交换，并且水浴的方式很难满足低温的保温需求；

3、如现有专利(专利号为201910402246.4，专利名称为《寒区输水渠道湿干动容循环离心模拟系统及模拟方法》)，其热交换措施也不能长时间制冷。

4、但是因为天然气水合物合成开采过程需要保持高压低温环境，并且开采时间较慢，完全开采需要几个甚至十几个小时，其合成时间一般都超过一个月，基于上述使用需求，现有的装置大都存在能耗较大，或对模型箱温度控制精准度较低的问题，难以保证天然气水合物在开采过程中维持稳定状态，直接影响模拟实验结果的可靠性和准确性。

5、因此，急需一种天然气水合物离心机模型箱冷却系统。

技术实现思路

1、本发明提供一种天然气水合物离心机模型箱冷却系统，以解决现有技术中，模拟开采过程中对模型箱的温度控制精度较低以及能耗较大的问题。

2、本发明提供一种天然气水合物离心机模型箱冷却系统，包括离心驱动装置和模型箱，所述离心驱动装置上设有吊篮，所述模型箱放置于所述吊篮上，所述旋臂上设有压缩机和冷凝器，所述模型箱包括箱体和双螺旋通道，所述箱体设置在所述吊篮上，所述箱体的内部设有所述双螺旋通道，所述压缩机的吸入口与所述双螺旋流道的出口连通，所述压缩机的排出口与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器的排出口与所述双螺旋流道的入口连通。

3、所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，优选地，所述双螺旋通道包括下行段、上行段和环槽，所述下行段与所述冷凝器的排出口连通，所述上行段与所述压缩机的吸入口连通，所述上行段和所述下行段分别与所述环槽贯通，以实现制冷剂与所述箱体实现热交换后进入所述压缩机。

4、所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，优选地，所述箱体包括釜体、本体和端盖，所述釜体内设有所述本体，所述釜体的上、下两端分别与所述端盖密封抵接，并且通过螺栓紧固连接，所述釜体的上端的两个侧壁上设有制冷剂进口与制冷剂出口，所述双螺旋通道通过所述本体上的双螺旋敞口槽与所述釜体的内壁合围形成，所述制冷剂进口与所述双螺旋流道的入口连通，所述制冷剂出口与所述双螺旋流道的出口连通，以实现制冷剂与所述本体实现热交换后进入所述压缩机。

5、所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，优选地，所述端盖包括盖体、凸出部和密封圈，所述盖体的底部设有所述凸出部，所述凸出部上套设有所述密封圈，所述凸出部能够插入到所述本体内，所述盖体与所述釜体的上、下两端密封抵接，并且通过螺栓紧固连接。

6、所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，优选地，所述模型箱的周向外侧还设有保温层。

7、所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，优选地，所述离心驱动装置包括土工离心机、旋臂和离心旋转轴，所述土工离心机通过所述离心旋转轴与所述旋臂相连。

8、有益效果是：

9、本申请提供的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，通过创新性设计模型箱结构，在模型箱上设计双螺旋槽结构，既实现了进出流道的隔离，同时增大了制冷剂与模型箱间的换热面积与模型箱各部分的温度均匀性，还兼顾了高压模型箱的强度。

10、本申请直接采用压缩机直接制冷供冷的方式，可以降低制冷能耗，增加控温精度，满足水合物合成长时间、离心机高转速条件的大尺度水合物离心机模型箱的精准温控需求。

技术特征：

1.天然气水合物离心机模型箱冷却系统，包括离心驱动装置和模型箱，所述离心驱动装置上设有吊篮，所述模型箱放置于所述吊篮上，其特征在于，所述旋臂上设有压缩机和冷凝器，所述模型箱包括箱体和双螺旋通道，所述箱体设置在所述吊篮上，所述箱体的内部设有所述双螺旋通道，所述压缩机的吸入口与所述双螺旋流道的出口连通，所述压缩机的排出口与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器的排出口与所述双螺旋流道的入口连通。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，其特征在于，所述双螺旋通道包括下行段、上行段和环槽，所述下行段与所述冷凝器的排出口连通，所述上行段与所述压缩机的吸入口连通，所述上行段和所述下行段分别与所述环槽贯通，以实现制冷剂与所述箱体实现热交换后进入所述压缩机。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，其特征在于，所述箱体包括釜体、本体和端盖，所述釜体内设有所述本体，所述釜体的上、下两端分别与所述端盖密封抵接，并且通过螺栓紧固连接，所述釜体的上端的两个侧壁上设有制冷剂进口与制冷剂出口，所述双螺旋通道通过所述本体上的双螺旋敞口槽与所述釜体的内壁合围形成，所述制冷剂进口与所述双螺旋流道的入口连通，所述制冷剂出口与所述双螺旋流道的出口连通，以实现制冷剂与所述本体实现热交换后进入所述压缩机。

4.根据权利要求3所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，其特征在于，所述端盖包括盖体、凸出部和密封圈，所述盖体的底部设有所述凸出部，所述凸出部上套设有所述密封圈，所述凸出部能够插入到所述本体内，所述盖体与所述釜体的上、下两端密封抵接，并且通过螺栓紧固连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，其特征在于，所述模型箱的周向外侧还设有保温层。

6.根据权利要求5所述的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，其特征在于，所述离心驱动装置包括土工离心机、旋臂和离心旋转轴，所述土工离心机通过所述离心旋转轴与所述旋臂相连。

技术总结本发明涉及一种天然气水合物离心机模型箱冷却系统，包括离心驱动装置和模型箱，离心驱动装置上设有吊篮，模型箱放置于吊篮上，旋臂上设有压缩机和冷凝器，模型箱包括箱体和双螺旋通道，箱体设置在吊篮上，箱体的内部设有双螺旋通道，压缩机的吸入口与双螺旋流道的出口连通，压缩机的排出口与冷凝器的入口连通，冷凝器的排出口与双螺旋流道的入口连通。本发明提供的天然气水合物离心机模型箱冷却系统，通过创新性设计模型箱结构，在模型箱上设计双螺旋槽结构，既实现了进出流道的隔离，同时增大了制冷剂与模型箱间的换热面积与模型箱各部分的温度均匀性，还兼顾了高压模型箱的强度。技术研发人员：周守为,何玉发,李清平,黄小亮,李莉佳,王怡萱,戚志林,陈宇,周云健,张可欣,朱军龙,方兴受保护的技术使用者：中国海洋石油集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17