高溫高壓環(huán)境下靜態(tài)及動態(tài)接觸角測量裝置設計.pdf

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

2、太大;(3)加減液法測量動態(tài)接觸角造成測量值嚴重偏離真實值。為了克服上述缺點，本文基于傳統(tǒng)的接觸角測量方法和ADSA（Axisymmetric Drop Shape Analysis）技術，研究了高溫高壓環(huán)境下氣/液/固體系靜態(tài)和動態(tài)接觸角測量技術。
　　基于捕捉氣泡法和ADSA技術研究了靜態(tài)接觸角測量方法并設計了相應裝置。依據國標GB4732計算雙開口高溫高壓釜最小壁厚19.6mm，確保其安全性，并對藍寶石視鏡、螺紋封頭、密封件

3、進行設計，解決裝置補光和密封性等問題;設計的溫度適配器包括堵頭、壓緊螺母、熱電偶和卡套等部件，能夠實現溫度適配器的有級調節(jié)，精確測量接觸界面的溫度;設計的注射器包括針頭、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。
　　基于局部傾斜板、靜滴法以及ADSA技術研究了動態(tài)接觸角測量方法并設計對應裝置。依據國標GB4732計算單開口高溫高壓釜最小壁厚24.5mm，確

4、保其安全性;設計的開口密封環(huán)解決了裝置密封性;設計的環(huán)形光纖照明裝置解決了單側補光問題，同時避免干涉拍攝路徑;設計的微型磁力聯(lián)軸器實現裝置靜密封和動力傳遞;設計定軸輪系以微調基質臺傾斜角度，精確捕捉氣泡運動狀態(tài)，測量動態(tài)接觸角。核心技術為微型磁力聯(lián)軸器的設計，磁體材料選用釹鐵硼，配置最優(yōu)磁極數為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，滿足實驗需求。單開口高溫高壓釜滿足配件互換性，利用設計的配件對裝置進行