鬼佬大哥大
  • / 18
  • 下載費用:30 金幣  

超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的裝置和方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410265907.0

申請日:

2014.06.16

公開號:

CN105203432A

公開日:

2015.12.30

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01N 13/02申請日:20140616|||公開
IPC分類號: G01N13/02; G06F19/00(2011.01)I; G06T7/00 主分類號: G01N13/02
申請人: 上海梭倫信息科技有限公司
發明人: 施建輝
地址: 201814 上海市嘉定區安亭鎮寶安公路4435號-323號
優先權:
專利代理機構: 代理人:
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201410265907.0

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.02.08|||2015.12.30

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的裝置和方法,采用真實液滴法或圖像擬合法擬合Young-Laplace方程的測試接觸角和界面張力值的測試方法和一種在超高壓和高溫條件下測試接觸角和表/界面張力的測試裝置,該裝置由兩個增壓泵、由藍寶石玻璃制成的雙側觀察窗的超高壓和高溫腔體、高粘度樣品加熱池、高壓連接配件、帶遠心鏡頭的攝像機和平行光源等組成,通過拍攝液滴的輪廓圖像后,采用擬合Young-Laplace方程測試得到接觸角和界面張力值,該裝置和測試方法可以分析不同壓力情況下的接觸角和界面張力值等,在油田、石化、新材料研究等領域具有極廣的推廣價格,特別在三次采油模擬實驗中,通過模擬采收環境實際壓力和溫度情況并進而測值界面張力和接觸角值,該裝置和方法是非常有效的。

權利要求書

權利要求書
1.  超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法,包括:
1)提出一個已經離散化的Young-Laplace方程組,對于側視法影像分析時的停滴(sessiledrop)、氣泡捕獲(Captivebubble)或懸滴(pendantdrop):
dx/ds=conθ(1)
dz/ds=sinθ(2)
dθ/ds=2/R0+Cz-sinθ/x(3)
dV/ds=πx2sinθ(4)
dA/ds=2πx(5)
x(0)=z(0)=θ(0)=V(0)=A(0)=0(6)
C=Δρg/γ(7)
其中:θ為接觸角,s為弧長,R0為頂點位置的曲率半徑,Δρ為內外相密度差,z高度,x為寬度,V為體積,A為面積,x0,z0為頂點坐標;
2)設計一個求解Young-Laplace離散方程組的解法,具體如下:在使用軟件繪制液滴輪廓的理論曲線時使用如上(1)所提及的離散方程組,利用龍格庫拉(Runge-Kutta)或歐位(Euler)法或類似的方法求解理論曲線,并利用軟件繪圖的方式,顯示相應的理論曲線以及曲線上的各個坐標點(xi,yi);
3)設計一種繪制接觸角和界面張力液滴輪廓的實際曲線的方法,具體包括:利用CANNY或SOBEL算法,利用成像系統拍攝得到旋轉液滴輪廓圖像中灰度的變化,設置合理閾值,查找出液滴輪廓的邊緣,并利用Spline算法作查找的邊緣進行優化計算,得到液滴輪廓的邊緣點坐標值(Xi,Yi)并有序排列,并利用軟件繪圖的方式,將查找邊得的輪廓邊緣實際曲線標出;
4)設計一種采用牛頓法(Newton-Raphsonmethod)或類似的最小二乘法算法,在輸入密度差Δρ、重力系數g、等常量值后,將曲率半徑R0、接觸角值θ、界面張力值γ、弧長S作為變量優化如上的Young-Laplace方程求解得出的理論曲線與查找液滴輪廓邊緣而得到的實際曲線,進而得到最終的頂點曲率半徑R0、接觸角值θ、界面張力值γ、弧長S等參數,并進而利用積分求面積和體積的方法,求得液滴的面積和體積等參數的方法;
具體包括:(1)通過直接優化液滴輪廓的Young-Laplace方程理論曲線和查找邊緣所得的實際曲線測試液-氣或液-液界面張力值;(2)采用了真實液滴法(RealDrop)或圖像輪廓法(DIPM);從而,無須如Selectplane算法基礎上的Young-Laplace擬合的經驗標定;
5)設計兩種用于如上3所述優化過程的特殊算法,用于優化出界面張力值γ和接觸角值θ:
第一、圖像輪廓法(DIPM:Dropimageprofilemethod):其特征在于:利用圖像處理算法,擬合曲線(如圓或橢圓、多項式曲線或Spline曲線),計算得出頂點的曲率半徑值的算法;進而,通過如上5提及的優化算法,優化得出接觸角值θ、界面張力值γ、弧長S等所需測試參數;
或,
第二、真實液滴法(RealDropmethod):對輪廓曲線利用無因次變換方程和原始離散方程進行兩次優化的算法,其特征為:第一次優化過程,優化得出界面張力值γ與頂點曲率半徑R0之間的線性關系式;第二次利用第一次的關系式,減少變量后,利用界面張力值γ的迭代,優化得出接觸角值θ、界面張力值γ、弧長S等所需測試參數;
如上(2)所述的優化所用無因次方程組如下:
(公式:8)
其中:,X=x/R0,Y=y/R0,S=s/R0
6)通過液滴影像分析、擬合、優化和軟件自動迭代可變參數(液滴影像分析法)求解表面/界面張力值、接觸角值以及液體體積、面積、液滴曲率半徑和潤濕線的界面化學分析方法,以及利用求解得到的面積和表面/界面張力分析界面流變性質的測量方法。

2.  利用了如權利要求1所述超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法的測試裝置,其特征在于,該超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試裝置,主要包括:機架,電氣控制箱,LED平行光源,超高壓及高溫測試腔體,注射泵及其控制結構,遠心鏡頭,攝像機,二維水平調整平臺,XYZR四維光學平移臺,四個水平調整腳;超高壓及高溫測試腔體是可拆卸的;注射泵及其控制結構是可以翻轉的,電氣控制箱設置于機架一側,機架另一側的支架上設置有攝像機和注射泵及其控制結構,攝像機上連接有遠心鏡頭,電氣控制箱側面連接有LED平行光源,機架中部的支撐架上設置有XYZR四維光學平移臺,XYZR四維光學平移臺上設置有二維水平調整平臺,二維水平調整平臺上設置有可拆卸的超高壓及高溫測試腔體。

3.  根據權利要求2所述的利用了如權利要求1所述超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法的測試裝置,其特征在于,為使液滴輪廓達到亞像素級,經過我們長期的試驗,在鏡頭與光源的選擇上,采用如下結構:(1)在鏡頭的選擇上,采用遠心鏡頭,從而大幅提升景深以及輪廓邊緣的清晰度;(2)在背景光源的選擇上,采用LED平行光源,從而大幅提升景深以及輪廓邊緣的清晰度;(3)在攝像機的選擇上,選購德國IDS公司的USB2.0或USB3.0的高速攝像機,播放速度達到60幀/秒以上。

4.  根據權利要求2所述的利用了如權利要求1所述超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法的測試裝置,其特征在于,設計一套用于控制測試環境達到超高壓(最大約100MPa)和控溫條件(-40-200攝氏度)的控制體系:超高壓及高溫測試腔體,包括:高壓壓力傳感器或壓力表,高壓閥門,蓄液池,增壓泵,高壓三通閥,高壓毛細管,壓帽,超高壓及高溫腔體,泄壓閥,廢液池,原油加溫腔體;超高壓及高溫腔體一端通過高壓三通閥及壓帽聯接2支高壓毛細管,一支高壓毛細管聯接至高壓三通閥,高壓三通閥上連接有高壓壓力傳感器或壓力表和增壓泵,增壓泵上通過高壓閥門連接有蓄液池,另一支高壓毛細管依次聯接泄壓閥和高壓閥門后連接廢液池,超高壓及高溫腔體另一端通過高壓三通閥聯接原油加溫腔體后經高壓毛細管連接至增壓泵,增壓泵上通過高壓閥門連接有蓄液池,增壓泵端部高壓三通閥上連接有高壓壓力傳感器或壓力表。

5.  根據權利要求2所述的利用了如權利要求1所述超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法的測試裝置,其特征在于,設計一個專門用于實現超高壓及高溫的腔體結構:超高壓及高溫腔體,內部結構為對稱設計,其組成結構包括;循環油浴水嘴,高壓三通閥,壓帽,循環導熱油循環腔體,鎖緊螺絲,高壓毛細管,溫度傳感器,藍寶石玻璃,側蓋,藍寶石玻璃,聚四氟密封圈組,巖芯,聚四氟密封圈,巖芯支架,超高壓腔體主體;超高壓腔體主體上通過鎖緊螺絲連接側蓋,超高壓腔體主體兩側設置有循環油浴水嘴和壓帽,壓帽連接高壓三通閥,壓帽于超高壓腔體主體內通過高壓毛細管連接至帶有巖芯支架的巖芯,巖芯的兩側的側蓋上設置有藍寶石玻璃,藍寶石玻璃與側蓋連接處設置有聚四氟密封圈組、聚四氟密封圈和PEEK密封圈,超高壓腔體主體內還設置有溫度傳感器。

6.  根據權利要求2所述的利用了如權利要求1所述超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法的測試裝置,其特征在于,設計一個高粘度樣品加熱腔體:原油加溫腔體,其組成結構包括:循環油浴水嘴,循環導熱油循環腔體,腔體主體,壓帽,溫度傳感器,腔體主體內橫穿有高壓毛細管且兩端有壓帽,腔體主體內有溫度傳感器,腔體主體上設置有循環導熱油循環腔體,循環導熱油循環腔體上設置有兩個循環油浴水嘴。

7.  根據權利要求2所述的利用了如權利要求1所述超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的測試方法的測試裝置,其特征在于,設計兩套不同的用于連接口密封的方式,包括:1)壓帽或部件間聯結時的密封結構(無高壓毛細管)時,采用聯結結構母口倒角和聯結結構公口倒角密封,擰緊過程中越擰越緊;2)有高壓毛細管處,密封時,同樣采用倒角不同的結構,同時增加一個兩側倒角結構的壓環。

關 鍵 詞:
超高壓 高溫 測試 接觸角 界面 張力 裝置 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:超高壓、高溫下測試接觸角和界面張力的裝置和方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6405587.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大