CN113686497A - 一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，包括输气系统，用于提供天然气且能连续供给；输水系统，用于储存水源且能连续供给；气液混合系统，用于在常温下提前将天然气和水源进行混合；模型主体系统或泄露系统，所述模型主体系统用于研究低温条件下天然气水合物生成、分解过程中动力学特性和观测宏观形态变化；所述泄露系统用于监测试验管段在水下泄露情况，从而得到水下泄漏气体的泄露规律；回压系统，用于降低环路出口压力；气液分离系统，用于将气液混合物予以分离；回气系统，用于回收分离出的天然气，保证气体能够循环利用；本发明能够实现实验室条件下研究水合物的特性与监测管道气体泄漏。

Description

一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化 实验装置

技术领域

本发明涉及一种水合物管道环路实验装置，具体涉及一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置。

背景技术

天然气水合物是指天然气(通常以甲烷为主)与水在低温和高压下生成的一种笼形结构固态晶体，在海域与冻土区均有广泛的分布。水合物作为一种储量巨大、洁净的新型替代能源受到普遍关注。随着水合物研究的日益深入，特别是天然气水合物特性方面的研究与发展，天然气水合物储运、混合气体分离等方面的应用前景日益显现。管道输运具有连续高效、安全稳定、经济无污染等优点，但实际输运条件较为恶劣，容易出现管道气体泄漏的情况。一旦发生泄漏，不仅造成较大的经济损失，还会对人身安全造成威胁。因此，对油气集输管道中天然气水合物的生成、分解等过程的特性与泄漏的研究尤为重要，而其变化过程则需要可视化装置进行多维度研究。

目前，实验室多采用机械搅拌的方式来研究天然气水合物的特性，但是现有的实验装置存在反应容积小、可视范围有限、运行费用昂贵等缺点，无法观测到整个天然气水合物形成晶体结构和形貌的变化。相比于反应釜，在流动环路中开展水合物生成实验，能够模拟管输流动体系中水合物的生成规律，因此得到国内外众多研究者的青睐。此外，目前控温手段多采用管夹套的形式，其控温效果不够理想且导致管道可视面积减小，拍摄设备多设置在管道内部，由于管道大多由圆弧状管道相连接，导致拍摄效果会发生变形失真。同时，采用水平布置的环道致使设备占地面积过大，维护成本较高。目前仅有少数学者开展了一些小型的实验环路水合物特性的研究工作，但由于所使用的设备、介质、条件均不相同，在理论上还没有达成共识，有关天然气水合物特性研究并且通过实验环路的形式的文献不是很多。现有水下管道泄漏的研究主要是理论计算和数值模拟，实验室内模拟管道泄露的实验装置较少，测试起来具有一定的误差，因此在这方面的研究工作亟待深入。

发明内容

针对现有技术存在上述问题，本申请提供一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其能够实现实验室条件下研究水合物的特性与监测管道气体泄漏，且整个过程全可视，这对于总结研究管道流动安全水合物特性的规律和气体泄露规律有着重要的作用。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，包括：

输气系统，用于提供天然气且能连续供给；

输水系统，用于储存水源且能连续供给；

气液混合系统，分别与所述输气系统、输水系统相连，用于在常温下提前将天然气和水源进行混合；

模型主体系统或泄露系统，所述模型主体系统与所述气液混合系统相连，用于研究低温条件下天然气水合物生成、分解过程中动力学特性和观测宏观形态变化；所述泄露系统与所述气液混合系统相连，用于监测试验管段在水下泄露情况，从而得到水下泄漏气体的泄露规律；

回压系统，与所述模型主体系统或所述泄露系统相连，用于降低环路出口压力；

气液分离系统，与所述回压系统相连，用于将气液混合物予以分离；

回气系统，与所述气液分离系统相连，用于回收分离出的天然气，保证气体能够循环利用；

温度控制系统，用于为模型主体系统提供低温环境；

数据采集处理系统，用于采集、处理、保存和分析天然气水合物在生成以及分解过程中各参数的变化规律。

进一步的，所述输气系统包括依次连通的高压甲烷气瓶、流量控制器，在所述高压甲烷气瓶与流量控制器之间的管道上设置有减压阀和截止阀，所述截止阀与止回阀a之间的管道上设置有安全阀；其流量控制器用于控制进入到环路内气体量。

进一步的，所述输水系统包括依次连通的不锈钢刻度线水箱、AR循环泵、缓冲罐，所述缓冲罐与止回阀b之间的管路上安装有截止阀、背压阀；其中，不锈钢刻度线水箱通过体积法计量水量。

进一步的，所述气液混合系统包括气液混合器，该气液混合器入口通过管道分别与输气系统、输水系统连接，与输气系统相连的管道上设有止回阀a，与输水系统相连的管道上设有止回阀b；所述气液混合器出口通过压力传感器、温度传感器与模型主体系统或泄露系统相连，所述压力传感器、温度传感器位于两个截止阀之间。

进一步的，所述模型主体系统包括位于全透明控温水浴槽内的不锈钢盘旋弯管、可视盲管、主体结构和不锈钢输出管，所述不锈钢盘旋弯管顶部与气液混合系统相连，底部依次通过压力传感器、温度传感器、可视盲管、安全阀与主体结构入口相连，该主体结构出口与不锈钢输出管连接，所述主体结构包括由定位板进行定位的多段全透明耐压玻璃直管，相邻两个所述全透明耐压玻璃直管的首尾由不锈钢弯管连接。

更进一步的，所述泄露系统包括位于全透明控温水浴槽内的不锈钢盘旋弯管、可视盲管、主体结构和不锈钢输出管，所述不锈钢盘旋弯管顶部与气液混合系统相连，底部通过可视盲管与主体结构入口相连，该主体结构出口与不锈钢输出管连接，所述主体结构包括由定位板进行定位的多段不锈钢耐压直管，相邻两个所述不锈钢耐压直管的首尾由不锈钢弯管连接，位于顶层和底层之间的不锈钢耐压直管均通过三通与对应的防水电磁阀，在该防水电磁阀两侧分别交替设有压力传感器和温度传感器。可通过控制防水电磁阀调节气体通过三通的气体量。

更进一步的，所述温度控制系统包括位于全透明控温水浴槽中的循环介质乙二醇，其采用外循环介质形式，该全透明控温水浴槽为上开盖的长方体结构，其由耐压玻璃制作而成。

更进一步的，所述回压系统包括依次连通的回压阀、缓冲罐、自动回压泵，所述模型主体系统或所述泄露系统依次通过截止阀、压力传感器、温度传感器与回压阀相连，该回压阀还与气液分离器入口相连，所述气液分离器第一出口依次通过液体流量计、截止阀连回至不锈钢刻度线水箱，在回压阀与缓冲罐之间的管道上设置有截止阀，在缓冲罐与自动回压泵之间的管道上也设置有截止阀。

作为更进一步的，所述回气系统包括干燥管、气体流量计、增压泵Ⅰ、增压泵Ⅱ、驱动调压阀、空压机、甲烷储气罐，所述干燥管一端与气液分离器第二出口相连，另一端依次通过气体流量计、截止阀、增压泵Ⅰ连接至增压泵Ⅱ，所述增压泵Ⅰ与增压泵Ⅱ串联并分别通过截止阀、驱动调压阀连接至空压机，所述增压泵Ⅱ还通过甲烷储气罐、止回阀、截止阀连回至减压阀。采用串联的方式可保证回气有相应的压力值，使得回气顺利，利于气体的重复利用。

作为更进一步的，所述数据采集处理系统，包括拍摄装置，该拍摄装置正对着全透明控温水浴槽内的模型主体系统或泄露系统的主体结构，实时进行高清拍摄。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：

1、采用气液混合器作为发生装置，可将实验气体与实验液体按预定比例混合为实验介质，提高天然气水合物生成速度。

2、模型主体系统与泄露系统之间转换方便，可实现一套实验装置做两个实验。

3、采用不锈钢刻度线水箱作为储水装置，可以清楚地观测到整个水箱内水源的体积变化。

4、不锈钢弯管经过盘旋，可延长气液混合物预冷的管路，不锈钢弯管置于全透明控温水浴槽内，可节省再次设置低温水浴为输气系统输送出来的气体或者输水系统输送的水进行预冷，更加经济方便。

5、本发明模型主体系统中全透明耐压玻璃直管段采用垂直向上排列，由于采用全透明耐压玻璃，每段可视化反应管段可达1000mm，不仅节约水平空间还方便观察者进行观察水合物的状态，能提供更直观的研究效果。控温水浴槽全部采用全透明玻璃制造而成，大大增加了可视视野。主体结构入口处设置有安全阀，更能保证实验的安全性。

6、所述拍摄设备正对全透明控温水浴槽，采集数据光线更加充足，无需设置探照灯，便于移动，操作更加简单方便，可为复杂的管道流动水合物学特性分析提供更加清晰的图像。

7、本发明能够满足实验室当前在水下气体管道泄漏方面的研究需求，为理论计算与数值模拟提供验证途径，提高其可信度。

附图说明

图1为可视化实验装置原理结构图；

图2为全透明控温水浴槽和模型主体系统连接结构图。

图3为全透明控温水浴槽和泄漏系统连接结构图；

图中序号说明：1、高压甲烷气瓶；2、截止阀；3、减压阀；4、流量控制器；5、安全阀；6、止回阀a；7、不锈钢刻度线水箱；8、AR循环泵；9、缓冲罐；10、背压阀；11、气液混合器；12、不锈钢盘旋弯管；13、可视盲管；14、全透明耐压玻璃直管；15、不锈钢弯管；16、定位板；17、全透明控温水浴槽；18、不锈钢输出管；19、回压阀；20、自动回压泵；21、气液分离器；22、液体流量计；23、干燥管；24气体流量计；25、增压泵Ⅰ；26、增压泵Ⅱ；27、驱动调压阀；28、空压机；29、甲烷储气罐；30、CMOS高清相机；31、底座；32、差压传感器；33、压力传感器；34、温度传感器；35、防水电磁阀；36、可拆卸活接。

具体实施方式

本发明的实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，包括输气系统、输水系统、气液混合系统、模型主体系统、泄漏系统、气液分离系统、回压系统、温度控制系统、回气系统、数据采集处理系统。

其中，模型主体系统包括不锈钢盘旋弯管、可视盲管、主体结构和不锈钢输出管，所述主体结构包括不锈钢弯管和全透明耐压玻璃直管，所述全透明耐压玻璃直管14优选4-6段均水平设置且垂直向上排列；不锈钢盘旋弯管12的尾端与第一段全透明耐压管段14之间通过不锈钢直管相连接，该不锈钢直管上设置有温度传感器、压力传感器、可视盲管13与安全阀，可视盲管与不锈钢直管为垂直关系，用来观测水合物遇到封闭管段时的特征状态，安全阀用来能够进一步保障进入全透明耐压直管段14的混合介质压力不会过冲。相邻全透明耐压直管之间通过不锈钢弯管15进行连接，其中每个不锈钢弯管15上设置有温度传感器，另外顶部的全透明耐压玻璃直管前后两段设置有差压传感器32。由不锈钢直管、全透明耐压玻璃直管14以及不锈钢弯管所连接而成的结构主体S形管段被固定在定位板16上，保证放置在全透明控温水浴槽17内不会晃动。本实施例中不锈钢盘旋弯管12、不锈钢直管具有高压条件下不变形、抗氧化还原性的能力，其中，不锈钢盘旋弯管12可以盘旋8圈，有效地对混合介质进行预冷，提高天然气水合物在全透明耐压玻璃直管14的生成率，不锈钢盘旋弯管12设置在全透明控温水浴槽17的内部，与结构主体共用一个低温水浴，既方便又经济，其耐压范围为0.01Mpa～10Mpa。全透明耐压玻璃直管14内径可达18mm，单段管长可为1000mm，工作压力范围可为0.01Mpa～6Mpa。另外，该模型主体系统的拆卸极其方便，将全透明控温水浴槽17封盖上端所连接的两个截止阀关闭即可将整体管路从全透明控温水浴槽17内拿出，便于更换其他类型的管道进行水合物研究实验。

泄漏系统的主体结构包括不锈钢耐压直管和不锈钢弯管，将模型主体系统取出后，通过可拆卸活接36把所有全透明耐压玻璃直管14由不锈钢耐压直管18替换。位于顶部与底部之间的不锈钢耐压直管上分别设置有防水电磁阀35以及顺序交替排列的温度传感器和压力传感器。此时放置回全透明控温水浴槽17内便可进行水下管道气体泄漏的实验研究。

由上述管段所构成的整体管道系统设置于全透明控温水浴槽17内，通过低温恒温循环器对其进行温度控制，形成温度控制系统。低温恒温循环器上设置有液晶显示器，内部设置有温度传感器，通过温度传感器实时反馈温度并进行调节。低温恒温循环器的循环量为100L/min，工作温度范围为-20℃～常温，控温精度为±0.5℃，容积为500L，可保证全透明控温水浴槽17内的温度从常温将至-10℃所需时间小于20min。全透明控温水浴槽整体固定在底座31上，其正面外侧设置有CMOS高清相机30，以便于对全透明耐压玻璃直管14内部进行观测和录像。

输气系统包括依次连接的高压甲烷气瓶1、截止阀2、减压阀3、流量控制器4、安全阀5；上述各设备之间通过辅助管道相连接，其中，流量控制器4左右两端设置有截止阀，且并联在管道上，最大可耐压10Mpa，精度为±1％F.S，量程为20000SCCM。输气系统与回气系统共用一个减压阀3，通过减压阀3可进行减压调节，将高压甲烷气瓶1和甲烷储气罐29输出的气体调节到实验所需要的压力状态，安全阀5的设置可保证环路整体运行的安全。

输水系统包括依次连接的不锈钢刻度线水箱7、AR循环泵8、缓冲罐9、截止阀2、背压阀10，所述各设备之间通过辅助管道所连接。刻度线水箱采用不锈钢材质制作而成，容积为72L，内壁刻有刻度线，用作观测水箱内水源体积变化，与液体流量计22的搭配使用，使实验数据更为精准。AR循环泵8排量范围为0～15L/min，改变循环泵电机转速改变循环流量，可提供压力最大可达10Mpa。缓冲罐9的作用可防止进入管道的液体水产生较大的脉动，使稳压效果更加明显。其后设置背压阀10，可通过调节背压阀10进行减压调节到实验所需要的压力状态，还可实现进入气液混合系统的液体处于不同的压力设置值的功能。

气液混合器上端通过管道与输气系统中末端的安全阀5相连接，下端与输水系统中背压阀10的末端相连接，其中两端所连接的辅助管道上分别设置有止回阀，用于防止工质倒流。甲烷气体与水经过气液混合器11的作用之后，两者充分混合，有效地提高水合物生成率。之后经过气液混合器右端管道上设置的截止阀、压力传感器33、温度传感器34、截止阀进入模型主体系统，为水合物的生成做准备。

回压系统包括依次连接的回压阀19、截止阀、缓冲罐、截止阀、自动回压泵20，各设备之间通过辅助管道进行连接，其中缓冲罐9上端设置有压力传感器。回压阀用于控制回压压力，压力控制范围为0～10Mpa，压力控制精度为0.1Mpa。系统工作过程应当为：当模型主体系统需要稳定的出口流动状态时，打开回压系统中的控制阀门，通过自动回压泵的作用调节到实验所需要的压力。

气液分离系统包括与回压阀19相连接的气液分离器21，气液分离器21采用316L钢材质制作而成，容积4L，工作压力范围0～3Mpa，可将经过回压系统作用后的混合介质进行气、液分离，通过干燥管23干燥后进入回气系统，使气体再次利用。分离出来的液体经液体流量计22和截止阀通过管道重新输运到不锈钢刻度线水箱7内，其中液体流量计22能够精确测量实验液体的体积量，与刻度线水箱7相互结合，可提高体系内液相体积的计算精度。

所述回气系统中的干燥管23后接有气体流量计24、截止阀、增压泵Ⅰ25、增压泵Ⅱ26、截止阀、驱动调压阀27、空压机28、储气罐29、止回阀；增压泵Ⅰ25与增压泵Ⅱ26采用串联连接的形式通过管道与气体流量计24连通，空压机28与驱动调压阀相连接为增压泵Ⅰ25与增压泵Ⅱ26提供动力来源，增压泵Ⅰ25可提供经干燥管23干燥后的气体回气后的初始压力，经过增压泵Ⅰ25与增压泵Ⅱ26的共同作用，使进入储气罐的甲烷气体压力最大可达6.6MPa，甲烷储气罐29后端接止回阀6，通过管道再与减压阀3连接，完成整个实验系统的气体环路，使实验气体得以重复利用。

数据采集处理系统包括设置在不锈钢盘旋弯管12入口及出口段管道、不锈钢弯管管道、回压阀19入口前管道、回压系统中缓冲罐上端的压力传感器和温度传感器，CMOS高清相机30设置在全透明控温水浴槽外侧，上述各类传感器、CMOS高清相机、液体流量计、气体流量计、流量控制器等分别与计算机相连接。数据采集处理系统将上述设备采集过来的数据进行整合、处理、保存并对水合物的特性进行分析。

本实例应用于研究天然气水合物特性的可视化实验装置的工作过程为：

实验用水首先储存在不锈钢刻度线水箱7内，开始实验时，启动AR循环泵将实验液体输入气液混合器11及模型主体系统中，通过背压阀10控制输入液体压力，当泵入环路的实验液体达到所需压力及所需剂量时，停止实验液体的输入。

将高压甲烷气瓶1打开，甲烷气体随管路进入到气液混合器11，经过混合作用后进入到模型主体系统，其中，减压阀3和流量控制器4可实时对气体输入量和输入压力进行调节。

然后启动AR循环泵8，使环路开始运转，开启低温恒温循环器，对全透明控温水浴槽内的循环介质降温至1℃～4℃，为全透明耐压玻璃直管14内生成的水合物提供低温条件。

随着流动过程的持续进行，全透明耐压玻璃直管内将会有水合物的生成，管道内的温度、压力、流量等数据将由温度传感器、压力传感器、差压传感器、气体流量计、液体流量计等采集后传输到计算机，设置在全透明控温水浴槽17外的CMOS高清相机30也会拍摄管道内部的实时图像，一直到水合物生成过程完成为止，整个过程中的所采集到的数据即可反映出该生成过程的动力学特性。

当实验环路稳定运行一段时间后，上述生成过程已经完成，系统保持恒温，启动回压系统，出口以缓慢的速度进行降压分解，速度过快易发生节流现象。当环路内排出的气体经过回压系统和气液分离系统作用后，将排出的气体导入甲烷储气罐29内，储存一定量后重新输入系统，循环利用。排出的液体流回不锈钢刻度线水箱7内，同时，整个分解过程中的压力、温度、图像、视频数据即可反映出该分解过程的动力学特性。

该装置同时可以进行水下管道气体泄漏监测实验。实验过程中输水系统通过截止阀将其关闭，在该实施例中，当完成模型主体系统与泄露系统的转换之后，开启输气系统，所述高压甲烷气瓶1主要用于提供整个系统的实验气体，回气系统不仅可回收气体还可补充气体压力值，其后再由减压阀3进行减压调节到实验所需的压力状态并恒定。

不锈钢盘旋弯管内的气体进入三通通过防水电磁阀的一端口进行气体泄露，控制防水电磁阀的开度，从而形成不同的气体泄漏量；

CMOS高清相机30全程拍摄泄露系统管道发生泄漏时气体在水中的扩散现象，并将所采集的数据传输给计算机；

所替换的不锈钢耐压直管上设置的温度传感器与压力传感器实时记录发生泄漏时管道内温度、压力的变化，并将所采集的数据传输给计算机；

所设置的流量控制器4和气体流量计24实时记录管道泄漏前后的气体流量，并将所采集的数据传输给计算机；

位于顶部与底部之间的不锈钢耐压直管上均设置有防水电磁阀，其在水下所处的深度各不相同，将所有防水电磁阀关闭，测试时，开启其中一个，得到该深度下气体的泄露规律，然后关闭；开启另一个防水电磁阀，重复上述过程，可得到不同深度下气体的泄露规律。

此外，通过同时控制减压阀与回压阀来恒定泄露系统的压力，重复上述操作过程，以实现控制泄露系统处于不同的压力设定值时对气体在水体内泄漏情况进行监测。

综上所述，本发明的用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置的模型主体系统中采用全透明耐压玻璃直管，耐压最高可达6Mpa，可视性好，有效地解决了高压反应釜所带来的可视空间小的问题；此外，控温水浴槽也采用透明玻璃制作而成，无需设置光源即能观测管道内部水合物的状态，观察效果更好。采用CMOS高清相机设置在水浴槽外面，不需要考虑拍摄设备耐压的问题，降低了成本，操作也更加方便。全过程利用数据采集系统以各类传感器可保证实验数据测量的精准性。实验气体与实验液体均构成循环回路，可重复利用，符合实验要求。模型主体系统与泄露系统之间转换方便，实验过程简单易操作，还原度强，解决了传统实验室相似实验研究少，测试起来不方便的问题。本装置能够准确记录实验的整个变化过程，能为教学演示提供很大的帮助，具有很好的推广前景。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，包括：

输气系统，用于提供天然气且能连续供给；

输水系统，用于储存水源且能连续供给；

气液混合系统，分别与所述输气系统、输水系统相连，用于在常温下提前将天然气和水源进行混合；

模型主体系统或泄露系统，所述模型主体系统与所述气液混合系统相连，用于研究低温条件下天然气水合物生成、分解过程中动力学特性和观测宏观形态变化；所述泄露系统与所述气液混合系统相连，用于监测试验管段在水下泄露情况，从而得到水下泄漏气体的泄露规律；

回压系统，与所述模型主体系统或所述泄露系统相连，用于降低环路出口压力；

气液分离系统，与所述回压系统相连，用于将气液混合物予以分离；

回气系统，与所述气液分离系统相连，用于回收分离出的天然气，保证气体能够循环利用；

温度控制系统，用于为模型主体系统提供低温环境；

数据采集处理系统，用于采集、处理、保存和分析天然气水合物在生成以及分解过程中各参数的变化规律。

2.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述输气系统包括依次连通的高压甲烷气瓶、流量控制器，在所述高压甲烷气瓶与流量控制器之间的管道上设置有减压阀和截止阀，所述截止阀与止回阀a之间的管道上设置有安全阀；其流量控制器用于控制进入到环路内气体量。

3.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述输水系统包括依次连通的不锈钢刻度线水箱、AR循环泵、缓冲罐，所述缓冲罐与止回阀b之间的管路上安装有截止阀、背压阀；其中，不锈钢刻度线水箱通过体积法计量水量。

4.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述气液混合系统包括气液混合器，该气液混合器入口通过管道分别与输气系统、输水系统连接，与输气系统相连的管道上设有止回阀a，与输水系统相连的管道上设有止回阀b；所述气液混合器出口通过压力传感器、温度传感器与模型主体系统或泄露系统相连，所述压力传感器、温度传感器位于两个截止阀之间。

5.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述模型主体系统包括位于全透明控温水浴槽内的不锈钢盘旋弯管、可视盲管、主体结构和不锈钢输出管，所述不锈钢盘旋弯管顶部与气液混合系统相连，底部依次通过压力传感器、温度传感器、可视盲管、安全阀与主体结构入口相连，该主体结构出口与不锈钢输出管连接，所述主体结构包括由定位板进行定位的多段全透明耐压玻璃直管，相邻两个所述全透明耐压玻璃直管的首尾由不锈钢弯管连接。

6.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述泄露系统包括位于全透明控温水浴槽内的不锈钢盘旋弯管、可视盲管、主体结构和不锈钢输出管，所述不锈钢盘旋弯管顶部与气液混合系统相连，底部通过可视盲管与主体结构入口相连，该主体结构出口与不锈钢输出管连接，所述主体结构包括由定位板进行定位的多段不锈钢耐压直管，相邻两个所述不锈钢耐压直管的首尾由不锈钢弯管连接，位于顶层和底层之间的不锈钢耐压直管均通过三通与对应的防水电磁阀，在该防水电磁阀两侧分别交替设有压力传感器和温度传感器。

7.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括位于全透明控温水浴槽中的循环介质乙二醇，其采用外循环介质形式，该全透明控温水浴槽为上开盖的长方体结构，其由耐压玻璃制作而成。

8.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述回压系统包括依次连通的回压阀、缓冲罐、自动回压泵，所述模型主体系统或所述泄露系统依次通过截止阀、压力传感器、温度传感器与回压阀相连，该回压阀还与气液分离器入口相连，所述气液分离器第一出口依次通过液体流量计、截止阀连回至不锈钢刻度线水箱，在回压阀与缓冲罐之间的管道上设置有截止阀，在缓冲罐与自动回压泵之间的管道上也设置有截止阀。

9.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述回气系统包括干燥管、气体流量计、增压泵Ⅰ、增压泵Ⅱ、驱动调压阀、空压机、甲烷储气罐，所述干燥管一端与气液分离器第二出口相连，另一端依次通过气体流量计、截止阀、增压泵Ⅰ连接至增压泵Ⅱ，所述增压泵Ⅰ与增压泵Ⅱ串联并分别通过截止阀、驱动调压阀连接至空压机，所述增压泵Ⅱ还通过甲烷储气罐、止回阀、截止阀连回至减压阀。

10.根据权利要求1所述一种用于管道流动安全水合物特性研究及泄露监测的可视化实验装置，其特征在于，所述数据采集处理系统，包括拍摄装置，该拍摄装置正对着全透明控温水浴槽内的模型主体系统或泄露系统的主体结构，实时进行高清拍摄。

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