CN104865164A - 一种气体扩散系数的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种气体扩散系数的测试装置及方法。针对常规操作中由扩散管上部注入液体很难一直保持平衡，而且液体容易粘到扩散管管壁的缺点，同时考虑解决从扩散管上部注入液体时会对扩散管内的气体空间造成较大的对流扰动从而影响到扩散系数测定精确度等问题，本发明提出了一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置及方法。该装置不仅可以保证液体能够自动平稳缓慢地从底部注入扩散管，从而在液体上部气体空间不产生明显的对流扰动作用，而且还可以安排几种液体同时测定，提高测试效率。此外，基于安全性考虑，将玻璃扩散管竖直固定于温控数显玻璃恒温水浴中，最终在提高测定精确度的同时，提高测试系统的安全性。

Description

一种气体扩散系数的测试装置及方法

技术领域

本发明属于气体扩散系数测定领域，具体涉及一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置及方法。

背景技术

石油化工、生物医药和建筑材料等许多行业都与扩散现象密切相关，扩散过程包括很多扩散机理且复杂多变。扩散系数作为表征扩散进程快慢的主要物性参数，对研究计算扩散过程中的各种物理量至关重要。因此，提高扩散系数测试的便捷性和精确度，对于深入了解传质过程及其在工业中的应用，具有重要的理论和现实意义。

针对气体分子扩散系数的实验测定，国内外研究者从宏观角度和微观角度分别给出了不同种类的测定方法。其中，宏观方法主要有：激光全息干涉法、气相色谱分析法、膜池法和Stefan扩散管法等，是通过对气体浓度变化的检测间接导出分子扩散系数。微观方法有核磁共振等，成本太高而且不经常用。

根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有关气体扩散系数实验测定的报道和专利不是很多。例如，中国专利CN 101701895 B通过拉曼光谱仪对微控流芯片中的混合留到的浓度分布进行测量，进而反演出扩散系数；中国专利CN 202195998 U采用加热套对可岩芯夹持器内的岩芯加热，模拟地层真实温度，使测试结果更接近实际天然气的扩散系数；中国专利CN 103308426 A公开了一种适用于常规流体分子扩散系数的微控流测试方法，利用荧光示踪剂，通过分析待测液体传质过程的荧光图像，得到分子扩散系数；中国专利CN 102621039B基于扩散管采用双流气准静态法测量放射性和非放射性气体扩散系数；中国专利CN102507394 B提出基于扩散管法测定一种组分在被测多孔介质中有效扩散系数，再根据曲折因数得到被测多孔介质的孔隙率，但该专利是在鼓风烘箱中操作，温度不宜保持恒定，而且操作也不方便、不太安全。目前，针对Stefan扩散管法，尚未见到采用从玻璃扩散管底部进液，用温控数显玻璃恒温水浴保持温度恒定，同时利用气吹的方法把扩散管管口已蒸发的液体蒸气随时带走，以提高扩散系数精确度的液体蒸气-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置及方法。

发明内容

本发明目的是克服现有Stefan扩散管法测试装置技术上的不足，也就是说，针对常规操作中人为地由扩散管上部注入液体很难一直保持平衡，而且液体容易粘到扩散管管壁的缺点，同时还存在了从扩散管上部注入液体时会对扩散管内的气体空间造成较大的对流扰动从而影响到扩散系数测定精确度等问题，本发明提出了一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置及方法。该装置不仅可以保证液体能够平稳缓慢地从底部注入扩散管，从而在液体上部气体空间不产生明显的对流扰动作用，另外扩散管管口可以设置取样口，用于气相色谱仪的在线取气及浓度分析。此外，基于安全性考虑，将玻璃扩散管竖直固定于温控数显玻璃恒温水浴中。故此，在提高扩散系数测定精确度的同时，提高测试系统的安全性。

本发明的技术方案为：

(1)所述的一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置，包括无油空气压缩机(或其它气体的气瓶)，气体缓冲瓶，气体/液体流量计变送器，温控数显玻璃恒温水浴，加热盘管，带温控加热器，液体瓶，进/出液泵，可拆卸套管式玻璃扩散管(上部为水平通气管，下部为玻璃扩散管)，温度/压力传感器，测高仪，低速电动搅拌器，气相色谱仪，进/出气管线，进/出液管线以及温度控制系统和数据采集分析系统。

进一步，所述的扩散系数测试装置各部件的连接方式为：无油空气压缩机(或其它气体的气瓶)、气体缓冲瓶、气体流量计变送器、水平通气管通过进气管线依次连接，无油空气压缩机(或其它气体的气瓶)与气体缓冲瓶之间安装进气阀；液体瓶、进/出液泵、液体流量计变送器、可拆卸套管式玻璃扩散管通过进液管线依次连接，液体瓶与进液泵之间安装截止阀，进/出液泵与液体流量计变送器之间安装进/出液阀，液体流量计变送器与扩散管底部进/出液口之间依次安装截止阀、控制阀；玻璃扩散管竖直固定于温控数显玻璃恒温水浴中，扩散管管口处设置取气口，取气口后设有压力传感器；温控数显玻璃恒温水浴中设有温度传感器、测高仪以及低速电动搅拌器，同时底部设有加热盘管，与温度传感器一同连接到带温控加热器。

进一步，所述的气体/液体流量计变送器精度为1级，水平通气管中空气流量为0.2～0.4m³/h。如果需要测定挥发性液体与其它气体(如氮气、氧气、氢气、二氧化碳、一氧化碳、氦气、氩气、氨气，等等)之间的扩散系数，可以用各自的气瓶来代替无油空气压缩机。

进一步，所述的可拆卸套管式玻璃扩散管，上部为水平通气管，下部为玻璃扩散管，安装时玻璃扩散管管口要与水平通气管在同一水平面，以保证空气(或其它气体)顺利通过把扩散管管口已蒸发的液体蒸气随时带走。玻璃扩散管外径为0.8～2cm，外壁有均匀刻度线，精度为0.1cm，长度为20～30cm，底部设有进/出液口，长度为2～3cm，外径为0.5cm，由进/出液泵从底部进/出液，解决了扩散管自动加/卸液问题，进液结束后扩散距离为8～15cm。水平通气管外径为1.2～2.5cm，空气流入端长度为40～60cm，空气流出端长度为10～30cm，空气流出端距离扩散管管口3～5cm处设有取气口，通过取气管线连接气相色谱仪，进行在线取气及浓度分析，此外，取气口后设有压力传感器，可随时观测系统压力变化情况。

进一步，所述的玻璃扩散管可以平行垂直设置3～5个，它们之间的水平距离为15～20cm。可在1个或2～5个不同扩散管中装填同种液体，测定其扩散系数，即同时进行平行实验；也可在3～5个不同扩散管中分别装填不同液体，从而可以同时测定不同液体的扩散系数。此外，通过不同液体的单管单独测定及多管同时测定，还可以用来研究各扩散管间的相互干扰情况。

进一步，所述的液体包括有机液体和无机液体。挥发性有机液体如烷烃、环烷烃、芳香烃，醇类、酮类、酯类、醚类、醛类等，挥发性无机液体如水、氨水、硫酸、盐酸等。对于腐蚀性液体，测试装置需要用耐腐蚀材料制成。

进一步，所述的温控数显玻璃恒温水浴，温度波动范围不大于0.5℃；温度传感器分度值为0.1℃；低速电动搅拌器转速范围为0～700r/min。

进一步，所述的测高仪带有放大镜，且放大倍数为30～50倍，可清晰准确地观测并记录玻璃扩散管上的刻度，精度为0.1mm。

进一步，所述的温度传感器、加热盘管、带温控加热器以及温控数显玻璃恒温水浴集于温度控制系统，同时，所述本测试装置的温度、压力、浓度集于数据采集分析系统，进行数据的在线采集及分析。

(2)所述的一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置的测试方法为：

第一步，将温控数显玻璃恒温水浴设定到目标温度T，在玻璃恒温水浴中的水达到目标温度T的过程中，竖直固定于玻璃恒温水浴中的玻璃扩散管、进液管线以及水平固定于玻璃恒温水浴中水平通气管、进气管线先预热，使其达到玻璃恒温水浴设定的目标温度T。

第二步，关闭相应截止阀，开启相应截止阀、进液泵、进液阀及控制阀，液体经截止阀、进液泵、进液阀、液体流量计变送器、另一截止阀、控制阀由进液管线从玻璃扩散管底部进液口平稳缓慢注入，进液结束，关闭截止阀、进液泵、进液阀及控制阀，用带有放大镜的测高仪记录进液结束及开始测定时液面高度值并计算出液面至管口的初始距离z₀。

第三步，开启无油空气压缩机及进气阀，空气经进气阀、气体缓冲瓶及气体流量计变送器由进气管线进入玻璃恒温水浴，进入水平通气管之前的空气先预热，使其达到设定的目标温度T，之后由水平通气管的一端进入，再由另一端排入大气。

第四步，经较长一段时间τ(根据液体挥发性情况，一般τ≥12h)之后，再用测高仪记录扩散中期或结束时液面高度值并计算出液面至管口的距离z。

故此，在保持测试过程中系统的温度、压力和空气流速不变的情况下，本测试系统中挥发性液体-空气(或其它气体)的分子扩散系数由式(1)确定：

$D_{\mathrm{AB}}=\frac{\mathrm{RT\ρ}(z^2-z_0^2)}{2\mathrm{PM\τ}\ln \frac{P}{P-p_A^{*}}}---\left(1\right)$

式中D_AB——挥发性液体A在空气(或其它气体)B中的分子扩散系数，m²/s；

R——通用气体常数，R＝8314J/(kmol·K)；

T——混合气体温度，K；

ρ——挥发性液体的密度，kg/m³；

z₀——进液结束及开始测定时液面至管口的初始距离，cm；

z——扩散结束时液面至管口的距离，cm；

P——气体的总压，Pa；

——挥发性液体蒸气的饱和蒸气压，Pa；

M——挥发性液体的摩尔质量，kg/kmol；

τ——扩散时间，s。

将T、z₀、z、τ带入式(1)就可计算出挥发性液体蒸气-空气(或其它气体)的分子扩散系数。

最后，测试结束，关闭无油空气压缩机(或其它气体的气瓶)及进气阀，开启控制阀、截止阀、出液泵、出液阀，将扩散管中被测液体卸入相应液体瓶，将玻璃扩散管清洗烘干后安装好，以备下次测定使用。

本发明具有的有益效果是：

(1)本发明采用温控数显玻璃恒温水浴和无油空气压缩机，玻璃恒温水浴中设有温度传感器、低速电动搅拌器，同时底部设有加热盘管，与温度传感器一同连接到带温控加热器，这样，既保证了扩散过程中温度的恒定，提高了扩散系数测定的精确度，又提高了整个测试系统的安全性。

(2)本发明提出了一种可拆卸套管式玻璃扩散管，在测定不同液体与空气(或其它气体)之间扩散系数时，方便玻璃扩散管的拆卸、清洗及烘干。

(3)玻璃扩散管底部设有进/出液口，进/出液时采用进/出液泵由底部进/出液口进/出液，解决了常规操作中人为地由扩散管上部注入时液体容易粘到扩散管管壁上以及对扩散管内气体空间造成较大对流扰动从而影响到扩散系数测定精确度的问题，既保证了液体能够平稳缓慢地从底部注入扩散管，又保证了在液体上部气体空间不产生明显的对流扰动作用，进一步提高了扩散系数测定的精确度。另外，液体直接从底部抽出去，也解决了扩散管中液体卸液问题，简单方便，自动化程度高。

(4)水平通气管空气流出端靠近扩散管管口处设有取气口，通过取气管线连接到气相色谱仪，可直接进行在线取气及浓度分析，取气口后设有压力传感器，可随时观测系统压力变化情况。

(5)本测试装置温度、压力、浓度采用在线数据采集，提高了自动化水平，降低了实验的劳动强度。

(6)本测试装置中所述的玻璃扩散管可以平行垂直设置3～5个，不同的扩散管可以分别装填同种液体或不同种液体，不仅可以同时用来测试单种液体-空气之间的扩散系数(即可以同时进行平行实验)，还可以同时测试3～5种不同液体与气体之间的扩散系数。此外，测定不同液体的扩散系数时，通过不同液体的单管单独测定及多管同时测定，还可以研究各扩散管间的相互干扰情况。

(7)本测试装置不仅可以用来测试常规的挥发性液体-空气(或其它气体)之间的扩散系数，还可以用来测试非常规的挥发性有机液体或无机液体与其它各种气体之间的扩散系数。对于腐蚀性液体扩散系数的测定，测试装置需要用耐腐蚀材料制成。

附图说明

图1单管单独测定或多管同时测定同种液体扩散系数实施例工艺流程图

图2单管单独测定或多管同时测定不同种液体扩散系数实施例工艺流程图

图3可拆卸套管式玻璃扩散管实施例结构示意图

图中：1液体瓶；2、3、7、8截止阀；4进/出液泵；5进/出液阀；6液体流量计变送器；9控制阀；10可拆卸套管式玻璃扩散管；11压力传感器；12温控数显玻璃恒温水浴；13温度传感器；14加热盘管；15带温控加热器；16测高仪；17低速电动搅拌器；18调节阀；19气相色谱仪；20气体流量计变送器；21气体缓冲瓶；22、25进气阀；23无油空气压缩机；24其它气体气瓶；26温度控制系统；27数据采集分析系统；28取气口；29水平通气管；30玻璃扩散管；31进/出液口。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制：

实施例1：以正己烷为例，利用本测试装置及方法测定正己烷-空气扩散系数。

(1)所述的一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置，如图1、图2所示，包括无油空气压缩机23(或其它气体的气瓶24)，气体缓冲瓶21，气体/液体流量计变送器20、6，温控数显玻璃恒温水浴12，加热盘管14，带温控加热器15，液体瓶1，进/出液泵4，可拆卸套管式玻璃扩散管10(上部为水平通气管29，下部为玻璃扩散管30)，温度/压力传感器13、11，测高仪16，低速电动搅拌器17，气相色谱仪19，进/出气管线，进/出液管线以及温度控制系统26和数据采集分析系统27。

进一步，所述的扩散系数测试装置各部件的连接方式为：无油空气压缩机23(或其它气体的气瓶24)、气体缓冲瓶21、气体流量计变送器20、水平通气管29通过进气管线依次连接，无油空气压缩机23(或其它气体的气瓶24)与气体缓冲瓶21之间安装进气阀22；液体瓶1、进/出液泵4、液体流量计变送器6、可拆卸套管式玻璃扩散管10通过进液管线依次连接，液体瓶1与进液泵4之间安装截止阀3，进/出液泵4与液体流量计变送器6之间安装进/出液阀5，液体流量计变送器6与扩散管底部进/出液口31之间依次安装截止阀7、控制阀9；玻璃扩散管30竖直固定于温控数显玻璃恒温水浴12中，扩散管管口处设置取气口28，取气口28后设有压力传感器11；温控数显玻璃恒温水浴12中设有温度传感器13、测高仪16以及低速电动搅拌器17，同时底部设有加热盘管14，与温度传感器13一同连接到带温控加热器15。

进一步，所述的气体/液体流量计变送器20、6精度为1级，水平通气管29中空气流量为0.25m³/h。由于本实施例是以正己烷为例，来测定正己烷-空气扩散系数，故选用无油空气压缩机23向水平通气管29中通入空气，以把扩散管30管口已蒸发的正己烷蒸气随时带走。

进一步，所述的可拆卸套管式玻璃扩散管10，如图3所示，上部为水平通气管29，下部为玻璃扩散管30，安装时玻璃扩散管30管口要与水平通气管29在同一水平面，以保证空气顺利通过把扩散管30管口已蒸发的正己烷蒸气随时带走。玻璃扩散管30外径为1.2cm，外壁有均匀刻度线，精度为0.1cm，长度为20cm，底部设有进/出液口31，长度为2cm，外径为0.5cm，由进/出液泵4从底部进/出液，解决了扩散管自动加/卸液问题，进液结束后扩散距离为12cm。水平通气管29外径为1.6cm，空气流入端长度为40cm，空气流出端长度为10cm，空气流出端距离扩散管管口4cm处设有取气口28，通过取气管线连接气相色谱仪19，进行在线取气及浓度分析，此外，取气口28后设有压力传感器11，可随时观测系统压力变化情况。

进一步，所述的玻璃扩散管30平行垂直设置3个，它们之间的水平距离为20cm。可只在其中1个扩散管中装填正己烷，单管单独测定正己烷的扩散系数；也可在3个中都装填正己烷，从而可以同时测定正己烷在不同扩散管的扩散系数，即同时进行平行实验。此外，通过正己烷单管单独测定及多管同时测定，还可以用来研究各扩散管间的相互干扰情况。

进一步，所述的液体瓶1内的液体为正己烷。

进一步，所述的温控数显玻璃恒温水浴12，温度波动范围不大于0.5℃；温度传感器13分度值为0.1℃；低速电动搅拌器16转速为300r/min。

进一步，所述的测高仪16带有放大镜，且放大倍数为30倍，可清晰准确地观测并记录玻璃扩散管30上的刻度，精度为0.1mm。

进一步，所述的温度传感器13、加热盘管14、带温控加热器15以及温控数显玻璃恒温水浴12集于温度控制系统26，同时，所述本测试装置的温度、压力、浓度集于数据采集分析系统27，进行数据的在线采集及分析。

(2)所述的一种挥发性液体-空气(或其它气体)扩散系数的测试装置的测试方法为：

第一步，将温控数显玻璃恒温水浴12设定到目标温度30℃(T＝303.15K)，在玻璃恒温水浴中12的水达到目标温度30℃(T＝303.15K)的过程中，竖直固定于玻璃恒温水浴中的玻璃扩散管30、进液管线以及水平固定于玻璃恒温水浴中水平通气管29、进气管线先预热，使其达到玻璃恒温水浴12设定的目标温度30℃(T＝303.15K)。

第二步，关闭截止阀2、8，开启截止阀3和7、进液泵4、进液阀5及控制阀9，液体经截止阀3、进液泵4、进液阀5、液体流量计变送器6、截止阀7、控制阀9由进液管线从玻璃扩散管30底部进液口31平稳缓慢注入，进液结束，关闭截止阀3和7、进液泵4、进液阀5及控制阀9，用带有放大镜的测高仪16记录进液结束及开始测定时液面高度值并计算出液面至管口的初始距离z₀＝12.00cm。

第三步，开启无油空气压缩机23及进气阀22，空气经进气阀22、气体缓冲瓶21及气体流量计变送器20由进气管线进入玻璃恒温水浴12，进入水平通气管29之前的空气先预热，使其达到设定的目标温度30℃(T＝303.15K)，之后由水平通气管29的一端进入，再由另一端排入大气。

第四步，经较长一段时间τ＝43680s(根据正己烷挥发性情况，τ≥12h)之后，再用测高仪16记录扩散结束时液面高度值并计算出液面至管口的距离z＝12.44cm。

故此，在保持测试过程中系统的温度、压力和空气流速不变的情况下，将T、z₀、z、τ带入式(1)，可得本测试系统中正己烷-空气的分子扩散系数为：

$\begin{array}{c}{D}_{\mathrm{AB}}=\frac{\mathrm{RT\ρ}(z^2-z_0^2)}{2\mathrm{PM\τ}\ln \frac{P}{P-p_A^{*}}}\\ =\frac{8314\×303.15\×648.1\×({12.44}^2-{12.00}^2)}{2\×101325\×86.178\×43680\×\ln \frac{101325}{101325-24948}}\\ =8.15\×{10}^{-6}{m}^2/s\end{array}$

故30℃(T＝303.15K)时正己烷-空气扩散系数为8.15×10^-6m²/s。此外，在保持测试过程中系统的温度、压力和空气流速不变的情况下，利用本测试装置对正己烷进行三管同时测定，即同时进行平行实验，测定结果显示，与单管单独测定值之间误差保持在2％之内，可认为利用本测试装置测定同种液体-空气扩散系数时各扩散管之间基本上无相互干扰情况。

最后，测试结束，关闭无油空气压缩机23及进气阀22，开启控制阀9、截止阀8和2、出液泵4、出液阀5，将扩散管30中被测液体卸入正己烷液体瓶1，将玻璃扩散管30清洗烘干后安装好，以备下次测定使用。

实施例2：以正己烷、异己烷、正庚烷、正辛烷为例，在保持测试过程中系统的温度、压力和空气流速不变的情况下，测定方法同实施例1，测定不同温度下各液体在空气中的扩散系数。实施例1及本实施例的测定结果汇总在表1。

表1不同温度下各液体在空气中的扩散系数

实施例3：以正己烷为例，利用本测试装置及方法测定正己烷-氮气扩散系数。在实施例1测定结束时，保持测试系统的温度、压力不变，关闭无油空气压缩机23及进气阀22，打开氮气瓶24及进气阀25，往水平通气管29中通入氮气，测定方法同实施例1，测定30℃(T＝303.15K)时正己烷-氮气扩散系数。测定结果为30℃(T＝303.15K)时正己烷-氮气扩散系数为8.26×10^-6m²/s。

实施例4：以正戊烷、正己烷为例，在保持测试过程中系统的温度、压力和空气(或氮气)流速不变的情况下，测定方法同实施例1，分别测定不同温度下正戊烷、正己烷在空气中或在氮气中的扩散系数。实施例1、实施例3及本实施例的测定结果汇总在表2。

表2正戊烷、正己烷分别在空气中和氮气中的扩散系数

实施例5：以正己烷、异己烷、正庚烷、正辛烷为例，在保持测试过程中系统的温度、压力和空气流速不变的条件下，利用本测试装置(见图2)同时测定正己烷、异己烷、正庚烷、正辛烷其中任意3种不同液体在空气中的扩散系数，测定结果显示，与表1中测定值之间误差保持在1％之内，可认为利用本测试装置测定不同种液体-空气扩散系数时各扩散管之间基本上无相互干扰情况。

Claims (10)

1.一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：包括无油空气压缩机23(或其它气体的气瓶24)，气体缓冲瓶21，气体/液体流量计变送器20、6，温控数显玻璃恒温水浴12，加热盘管14，带温控加热器15，液体瓶1，进/出液泵4，可拆卸套管式玻璃扩散管10(上部为水平通气管29，下部为玻璃扩散管30)，温度/压力传感器13、11，测高仪16，低速电动搅拌器17，气相色谱仪19，进/出气管线，进/出液管线以及温度控制系统26和数据采集分析系统27。

2.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：无油空气压缩机23(或其它气体的气瓶24)、气体缓冲瓶21、气体流量计变送器20、水平通气管29通过进气管线依次连接；液体瓶1、进/出液泵4、液体流量计变送器6、可拆卸套管式玻璃扩散管10通过进液管线依次连接；玻璃扩散管30竖直固定于温控数显玻璃恒温水浴12中，其中还设有温度传感器13、测高仪16以及低速电动搅拌器17，同时底部设有加热盘管14，与温度传感器13一同连接到带温控加热器15。

3.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述气体/液体流量计变送器精度为1级，水平通气管中空气流量为0.2～0.4m³/h，如需测定挥发性液体与其它气体(如氮气、氧气、氢气、二氧化碳、一氧化碳、氦气、氩气、氨气，等等)之间的扩散系数，可以用各自的气瓶24来代替无油空气压缩机23。

4.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述可拆卸套管式玻璃扩散管10上部为水平通气管29，外径为1.2～2.5cm，空气流入端长度为40～60cm，空气流出端长度为10～30cm，空气流出端距离扩散管30管口3～5cm处设有取气口28，通过取气管线连接气相色谱仪19，进行在线取气及浓度分析；下部为玻璃扩散管30，外径为0.8～2cm，外壁有均匀刻度线，精度为0.1cm，长度为20～30cm，底部设有进/出液口31，长度为2～3cm，外径为0.5cm，由进/出液泵4从底部进/出液，解决了扩散管自动加/卸液问题，进液结束后扩散距离为8～15cm。

5.根据权利要求4所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述玻璃扩散管30可以平行垂直设置3～5个，它们之间的水平距离为15～20cm，可用于同种液体或不同种液体的单管单独测定或多管同时测定，还可用于研究各扩散管之间的相互干扰情况。

6.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述液体包括挥发性有机液体如烷烃、环烷烃、芳香烃，醇类、酮类、酯类、醚类、醛类等，挥发性无机液体如水、氨水、硫酸、盐酸等；对于腐蚀性液体，测试装置需要用耐腐蚀材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述温控数显玻璃恒温水浴12，温度波动范围不大于0.5℃；所述温度传感器13分度值为0.1℃；所述低速电动搅拌器17转速范围为0～700r/min。

8.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述测高仪16带有放大镜，且放大倍数为30～50倍，可清晰准确地观测并记录玻璃扩散管30上的刻度，精度为0.1mm。

9.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置，其特征在于：所述温度传感器13、加热盘管14、带温控加热器15以及温控数显玻璃恒温水浴12集于温度控制系统26；所述本测试装置的温度、压力、浓度集于数据采集分析系统27，进行数据的在线采集及分析。

10.根据权利要求1所述的一种气体扩散系数的测试装置的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：系统预热，测试装置连接完毕，将温控数显玻璃恒温水浴12设定到目标温度T；

S2：自动进液并计算初始距离，若单管单独测定某种液体扩散系数，则由玻璃扩散管30底部进液口31平稳缓慢注入液体，用测高仪16记录进液结束及开始测定时液面高度值并计算出液面至管口的初始距离z₀；若多管同时测定同种液体扩散系数，则由并列玻璃扩散管30底部进液口31同时平稳缓慢注入同种液体，用测高仪16记录进液结束及开始测定时液面高度值并计算出液面至管口的初始距离z₀；若多管同时测定不同种液体扩散系数，则由并列玻璃扩散管30底部进液口31分别同时平稳缓慢注入不同种液体，用测高仪16记录进液结束及开始测定时液面高度值并计算出液面至管口的初始距离z₀；

S3：通入气体，开启无油空气压缩机23(或其它气体的气瓶24)及相应进气阀，往水平通气管29中通入空气(或其它气体)；

S4：记录时间并计算最终距离，经较长一段时间τ(根据液体挥发性情况，一般τ≥12h)之后，再用测高仪16记录扩散结束时液面高度值并计算出液面至管口的距离z；

S5：计算扩散系数，根据步骤S1所设置温度，步骤S2所计算初始距离z₀，步骤S4所记录时间τ及所计算距离z计算挥发性液体-空气(或其它气体)的分子扩散系数，其计算公式为：

$D_{\mathrm{AB}}=\frac{\mathrm{RT\ρ}(z^2-z_0^2)}{2\mathrm{PM\τ}\ln \frac{P}{P-p_A^{*}}}$

式中D_AB——挥发性液体A在空气(或其它气体)B中的分子扩散系数，m²/s；

R——通用气体常数，R＝8314J/(kmol·K)；

T——混合气体温度，K；

ρ——挥发性液体的密度，kg/m³；

z₀——进液结束及开始测定时液面至管口的初始距离，cm；

z——扩散结束时液面至管口的距离，cm；

P——气体的总压，Pa；

——挥发性液体蒸气的饱和蒸气压，Pa；

M——挥发性液体的摩尔质量，kg/kmol；

τ——扩散时间，s；

S6：自动卸液，测试结束，将扩散管30中被测液体卸入相应液体瓶1，将玻璃扩散管30清洗烘干后安装好，以备下次测定使用。