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申请/专利权人：东北石油大学

摘要：本发明涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种石墨烯纳米泡腾流体相态变化的可视化实验装置及方法。该装置包括渐缩管柱模块、压力检测机构以及控制总成。本发明通过采用向石墨烯分散液中通入气体的方式，促进石墨烯纳米颗粒在水中的分散，并以直观化的装置显示这种宏观现象，通过模拟石墨烯纳米泡腾流体相态的变化过程，从而深入研究石墨烯泡腾现象的机制和特性，即，通过本实施例中的实验装置，可以实时模拟和可视化石墨烯纳米泡腾流体相态的变化，有助于更直观地了解石墨烯泡腾现象的形成过程，并优化相关实验参数，实现对石墨烯分散过程的动态演进过程，精准测量流体的压力、流量和气泡上升速率等参数，确保实验的可重复性和准确性。

主权项：1.石墨烯纳米泡腾流体相态变化的可视化实验装置，其特征在于，包括，供气模块，其用以提供气相；所述供气模块包括，空气压缩机，其用以压缩空气；高压储气罐，其与所述空气压缩机相连，用以通过输气管接收和储存所述空气，并作为气相备用；气体流量计，用以检测所述气相注入渐缩管柱模块的实时进气量；气量控制阀，用以控制所述气相注入所述渐缩管柱模块的实时进气流速；其中，所述空气压缩机、所述气体流量计以及所述气量控制阀依次通过螺纹连接，所述输气管与所述渐缩管柱模块通过软管连接；供液模块，其用以提供预设体积分数的固液混合相；所述供液模块包括，固液混合槽，其与水源和用以储存固相的固相储集供给模块相连，用以混合水源和固相，以形成预设体积分数的所述固液混合相并进行储存，所述固液混合槽和所述固相储集供给模块通过玻璃槽连接；注水泵，其与所述固液混合槽相连，用以通过输液管将所述固液混合相泵入所述渐缩管柱模块；液量控制阀，其与所述注水泵相连，用以控制所述固液混合相以实时进液量、预设进液流速进行输出；其中，所述固液混合槽、所述注水泵、所述液量控制阀依次通过螺纹连接，所述输液管与所述渐缩管柱模块通过法兰连接；所述渐缩管柱模块，其包括渐缩管和有机玻璃管外壳，其与所述供气模块和所述供液模块分别相连，其用以接收所述气相和所述固液混合相，并提供观测区域；高速摄像仪，用以对所述观测区域拍摄图像，得到录像数据；光纤传感器，用以对所述观测区域进行扫描，得到石墨烯分布数据，所述石墨烯分布数据包括所述观测区域上各采集点对应的实时折射率；压力检测机构，其与所述渐缩管柱模块相连，其用以检测所述渐缩管柱模块入口端的实时注入压力和出口端的实时流出压力；数据记录仪，其与所述压力检测机构相连，用以记录实时流动压差；分布分析模块，其与所述高速摄像仪、所述光纤传感器分别相连，所述分布分析模块获取所述石墨烯分布数据进行分析，得到固相分散特征，所述固相分散特征包括固相完全分散和固相未完全分散；其中，所述分布分析模块内设定有标准折射率和标准折射率差值，分布分析模块在预设采集间隔获取所述观测区域内各采样点对应的实时折射率，根据实时折射率计算实时分散强度和最大折射率差值，并根据标准折射率差值对最大折射率差值进行判定，若最大折射率差值小于等于标准折射率差值，分布分析模块判定固相完全分散；若最大折射率差值大于标准折射率差值，分布分析模块判定固相未完全分散；流型分析模块，其与所述分布分析模块、所述高速摄像仪分别相连，在所述分布分析模块判定固相完全分散时，所述流型分析模块根据所述录像数据计算泡腾流体中的气泡的实时上浮速率，将所述实时上浮速率作为气泡流型特征输入至成像模块；其中，在所述分布分析模块判定固相未完全分散时，所述流型分析模块获取实时分散时长并与标准分散时长进行对比，根据对比结果确定是否将预设匹配系数修正为修正匹配系数；成像模块，用以根据得到的实验数据绘制压降特征图，对所述压降特征图、气泡流型特征以及固相分散特征进行显示。

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