CN108489868A - 一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法 - Google Patents
一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108489868A CN108489868A CN201810385881.1A CN201810385881A CN108489868A CN 108489868 A CN108489868 A CN 108489868A CN 201810385881 A CN201810385881 A CN 201810385881A CN 108489868 A CN108489868 A CN 108489868A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vertical tube
- diffuser
- thermostatted water
- diffusion coefficients
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 62
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 36
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 34
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001225 nuclear magnetic resonance method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
- G01N2013/003—Diffusion; diffusivity between liquids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法，包括透明的恒温水浴缸，恒温水浴缸能够设定水浴温度，恒温水浴缸内设置有扩散管，扩散管包括相互连通的水平管和竖直管，竖直管设置在水平管的下方，竖直管上设置有高度刻度线。还包括气源和转子流量计，转子流量计固定于恒温水浴缸外壁。气源和转子流量计依次通过进气管线与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线与大气连通。解决了现有技术中测定气相扩散系数的方法复杂，实验精度低问题。本发明可以简单的测定气相扩散系数，实验精度高。
Description
技术领域
本发明属于气相扩散系数测量技术领域，尤其涉及一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法。
背景技术
扩散现象广泛存在于日常生活及化学工业、生物医药、建筑材料、食品行业等各个领域，当物系中存在浓度梯度，组分就会由高浓度区向低浓度区转移。扩散属于一种质量传递过程，而表征扩散快慢的一个重要参数就是扩散系数，它在工业中是一项十分重要的物性指标。根据菲克定律，扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，垂直通过单位面积所扩散的某物质的质量或摩尔数，其大小主要取决于扩散介质的种类及其温度和压力。快速准确地测定气体扩散系数对深入分析及控制物质传质具有重要的意义。
到目前为止，气体扩散系数的测量主要有气相色谱法、双容积法、斯蒂芬扩散管法、光干涉法和核磁共振法等。其中气相色谱法需要分析气体的组成，计算繁杂；双容积法需要在两个较大的容器内进行，由于两侧的水温及搅拌器震动频率的不同会使测量值偏离真值；光干涉法对实验设备要求较高；核磁共振法只适用于分子中至少有一种核磁矩与角动量均不为零的物质，且实验成本高。而斯蒂芬扩散管法无需分析浓度，测定过程中仅需记录液面下降的距离和时间的关系。
国内外文献中关于气体扩散系数方面的报道不是很多。中国专利CN102621039A在扩散管两端分别形成两个开环式或闭环式气流回路，采用双流气准静态法测量非放射性气体和放射性气体的扩散系数。中国专利CN106353223A在岩石样品容纳腔两侧形成两个扩散室来测定烃类气体的扩散系数。中国专利CN104568674A采用平衡管道连接两个压力容器以确保在测定气体扩散系数过程中测试岩心两端的气体压力一致，提高测量准确性，同时两个容器均连接气相色谱仪，通过浓度变化来分析气体扩散系数。中国专利CN104865164A基于扩散管法对实验装置进行了改进，将液体从扩散管底部注入，解决了从扩散管上部注入液体时对气体空间造成的对流扰动。但实验过程中对底部注液管线及阀门的密封性要求较高，否则会影响数据的准确性，同时液面下降距离的测定需用测高仪，实验投资大且操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法，解决了现有技术中测定气相扩散系数的方法复杂，实验精度低问题。本发明可以简单的测定气相扩散系数，实验精度高。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种气相扩散系数的实验测量装置，包括透明的恒温水浴缸，恒温水浴缸能够设定水浴温度，恒温水浴缸内设置有扩散管，扩散管包括相互连通的水平管和竖直管，竖直管设置在水平管的下方，竖直管上设置有高度刻度线；
还包括气源和转子流量计，气源和转子流量计依次通过进气管线与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线与大气连通。
更进一步地，本发明的特点还在于：
还包括加热搅拌控制器、温度传感器、加热盘管和电动搅拌器；温度传感器、加热盘管和电动搅拌器设置在恒温水浴缸内；
温度传感器用于检测恒温水浴缸的水浴温度；
加热搅拌控制器用于控制加热盘管以设定水浴温度对恒温水浴缸内的水进行加热，加热搅拌控制器还用于控制电动搅拌器以设定搅拌转速对恒温水浴缸内的水进行搅拌。
加热搅拌控制器、温度传感器、加热盘管和电动搅拌器集成于一体。
恒温水浴缸内设置有可拆固定支架，可拆固定支架包括相互连接的竖杆和横杆，竖杆的底部与恒温水浴缸的底部螺纹连接；扩散管固定在可拆固定支架上。
恒温水浴缸的外部设有上水平滑轨和下水平滑轨，上水平滑轨和下水平滑轨之间设置有竖直导轨，竖直导轨能够在上水平滑轨和下水平滑轨之间左右移动；竖直导轨内设有用于观察竖直管液面刻度的放大镜，放大镜能够在导轨内上下移动并固定。
扩散管为Stefan扩散管；竖直管设置在水平管的中部，水平管和竖直管的内径为1cm-2cm，水平管的长度为20cm-40cm，竖直管的长度为15cm-30cm，高度刻度线设置在竖直管的外壁上，高度刻度线以竖直管管口为零刻度线，高度刻度线的精度为1mm。
气源和转子流量计之间设置有稳流阀；
恒温水浴缸的底部设置有排水口；
气源为气体钢瓶或空气压缩机。
本发明还提供了一种基于上述的气相扩散系数的实验测量装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤1)：向竖直管内加入待测液体，在水平管的两端分别连接进气管线和出气管线；
步骤2)：在恒温水浴缸内注入水，使扩散管没入水中，根据设定水浴温度对恒温水浴缸进行加热；
步骤3)：当恒温水浴缸的水温达到设定水浴温度后，打开气源，调节转子流量计的流量，记录竖直管内初始液面高度Z0的同时开始计时，然后每间隔一定时间记录扩散管内当前液面高度Z及当前时刻t，得到若干组数据；
步骤4)：计算待测液体在所通气体中的扩散系数。
更进一步地，本发明的特点还在于：
在步骤4)中计算待测液体A在所通气体B中的扩散系数具体包括以下步骤：
步骤(a)：计算待测液体A的传质通量NA：
其中，DAB为待测液体A在所通气体B中的扩散系数；P为大气压；R为气体常数；T为实验温度；Z为在时刻t竖直管内液面距竖直管管口的距离；pA0为竖直管管口待测液体A的分压，可视为0；为液体A的饱和蒸汽压，可由Antoine方程计算；
步骤(b)：根据竖直管的内径求出竖直管的截面积A，设待测液体的密度为ρL，在dt时间内扩散管内汽化的液体量等于扩散出竖直管管口的量，即
其中，Z为当前液面高度，t为当前时刻，MA为待测液体A的摩尔质量；
则
将公式(2)带入公式(1)积分：
其中，Z0为竖直管内初始液面高度；
可得：
其中，
以t为横坐标，z2为纵坐标作图，并以最小二乘法求得直线斜率K，带入公式(3)便可求出扩散系数DAB：
步骤1)具体包括：开启加热搅拌控制器，设定水浴温度和搅拌转速；
在步骤2)和步骤3)之间还包括：调整竖直导轨中的放大镜，使得放大镜能够清楚观察到竖直管内液面刻度；
在步骤4)之后还包括：关闭加热搅拌控制器及气源，通过排水口排除恒温水浴缸中的水，拆卸扩散管和可拆固定支架，将恒温水浴缸和扩散管清理干净以备下次使用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法，将高度标在扩散管的竖直管上，通过向竖直管内装入待测挥发性液体，通过向水平管内通入空气或其他气体，测定过程中只需记录液面下降的距离和时间的关系，便可快速计算出挥发性液体在空气或其他气体中的扩散系数。在所有的测定气相扩散系数的方法中，本发明装置结构简单，测试方法简单，操作方便。
进一步地，本发明将温度传感器、电动搅拌器和加热盘管一起连接到加热搅拌控制器上，可以很好的控制整个实验过程在恒温条件下进行，实验中扩散管置于恒温水浴中，提高了测量的精准度。
进一步地，本发明的扩散管通过可拆固定支架固定，保证试验中竖直管的竖直，同时避免了来自搅拌器对扩散管的扰动。实验中通过可拆固定支架将扩散管调整固定于外置放大镜一倍焦距内，直接通过放大镜观察液面刻度，准确且快捷。
进一步地，本发明的扩散管外部直接以竖直管管口作为0刻度标记高度刻度线，可直接读取高度，免去了通过测高仪测量后再换算的繁冗步骤，简单快捷。
附图说明
图1为本发明提供的一种气相扩散系数的实验测量装置的整体结构示意图。
图中：1、排水口；2、温度传感器；3、加热盘管；4、电动搅拌器；5、加热搅拌控制器；6、扩散管；7、上水平滑轨；8、横杆；9、放大镜；10、试管夹；11、持夹；13、可拆固定支架；14、竖直导轨；15、下水平滑轨；16、气源；17、稳流阀；18、转子流量计；19、进气管线；20、恒温水浴缸；21、出气管线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明提供了一种气相扩散系数的实验测量装置，包括透明的恒温水浴缸20，恒温水浴缸20能够设定水浴温度，恒温水浴缸20内设置有扩散管6，扩散管6包括相互连通的水平管和竖直管，竖直管设置在水平管的下方，竖直管上设置有高度刻度线；
还包括气源16和转子流量计18，转子流量计18固定于恒温水浴缸20外壁。气源16和转子流量计18依次通过进气管线19与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线21与大气连通。
本发明还包括加热搅拌控制器5、温度传感器2、加热盘管3和电动搅拌器4；温度传感器2、加热盘管3和电动搅拌器4设置在恒温水浴缸20内；温度传感器2用于检测恒温水浴缸20的水浴温度；加热搅拌控制器5用于控制加热盘管3以设定水浴温度对恒温水浴缸20内的水进行加热，加热搅拌控制器5还用于控制电动搅拌器4以设定搅拌转速对恒温水浴缸20内的水进行搅拌。
具体地，加热搅拌控制器5、温度传感器2、加热盘管3和电动搅拌器4集成于一体，通过支架固定于恒温水浴缸20上，水浴温度和搅拌器转速可在加热搅拌控制器5上设定，温度波动±0.3℃。
优选地，在本发明中，恒温水浴缸20内设置有可拆固定支架13，可拆固定支架13包括竖杆和横杆8，竖杆和横杆8之间通过持夹11连接，竖杆的底部与恒温水浴缸20的底部螺纹连接，具体地可拆固定支架13通过螺纹和恒温水浴缸20底部的开孔连接。可拆固定支架13用于调整和固定扩散管6，保证试验中装液的竖直管保持竖直状态，垂直于地面，减小实验误差。同时避免了来自电动搅拌器4对扩散管6的扰动，提高了测量的精准度。示例的，本发明的扩散管6通过试管夹10固定在可拆固定支架13上。
优选地，在本发明中，恒温水浴缸20的外部设有上水平滑轨7和下水平滑轨15，上水平滑轨7和下水平滑轨15之间设置有竖直导轨14，竖直导轨14能够在上水平滑轨7和下水平滑轨15之间左右移动；竖直导轨14内设有用于观察竖直管液面刻度的放大镜9，放大镜9能够在导轨内上下移动并固定，以便清晰准确地观测竖直管内的液面刻度。优选地，扩散管6应安放在放大镜9的一倍焦距内。
优选地，在本发明中，扩散管6为Stefan扩散管6，Stefan扩散管6为T型玻璃管。竖直管设置在水平管的中部，水平管和竖直管的内径为1cm-2cm，水平管为气体通道，水平管的长度为20cm-40cm，竖直管的长度为15cm-30cm，高度刻度线设置在竖直管的外壁上，高度刻度线以竖直管管口为零刻度线，高度刻度线的精度为1mm。
优选地，在本发明中，气源16和转子流量计18之间设置有稳流阀17；
恒温水浴缸20的底部设置有排水口1；
需要说明的是，竖直管内的待测液体主要为挥发性液体，本发明除了可测定挥发性液体在空气中的扩散系数，还可测定挥发性液体在其他气体中的扩散系数，其他气体如氮气，氧气，二氧化碳，氢气等，气源16可相应选择空气压缩机或对应气体钢瓶，如氮气瓶，氧气瓶，二氧化碳瓶，氢气瓶等。
本发明还提供了一种基于上述气相扩散系数的实验测量装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤1)：借助软管或者移液管由水平管延伸至竖直管中，从而向竖直管内加入待测液体，在水平管的两端分别连接进气管线19和出气管线21，之后将扩散管6固定于可拆固定支架13上。需要说明的是，水平管为气体通道，为了防止水平管内进水，水平管的两端需要密封设置。
步骤2)：在恒温水浴缸20内注入适量的水，使得扩散管6没入水中，开启加热搅拌控制器5上的加热开关和搅拌开关，并设定加热温度和搅拌转速，从而根据设定水浴温度对恒温水浴缸20进行加热，并根据设定搅拌转速对水进行搅拌。
调整竖直导轨14中的放大镜9，使得放大镜9能够清楚观察到竖直管内液面刻度；
步骤3)：当恒温水浴缸20的水温达到设定水浴温度后，打开气源16，调节转子流量计18至流量0.2m3/h～0.5m3/h，换算下来水平管内气体流速约为0.5m/s～2m/s，需要说明的是，转子流量计18的流量满足所通气体能够将挥发的液体蒸汽快速带走即可。来自气源16的气体经过稳流阀17和转子流量计18，在进气管线19中预热至实验预设温度后进入水平管，并由水平管另一端的出气管线21排入大气，记录竖直管内初始液面高度Z0的同时开始计时，然后每间隔一定时间记录扩散管6内当前液面高度Z及当前时刻t，得到若干组数据；
步骤4)：计算待测液体A在所通气体B中的扩散系数，具体如下：
计算待测液体A的传质通量NA：在实验测试中，扩散管6顶部的水平管气体流速较低，同时竖直管内液面离管口有一定距离，故可认为该扩散过程为待测液体A通过静止的所通气体B的一维扩散过程，其中待测液体A的传质通量可用下式表示：
其中，DAB为待测液体A在所通气体B中的扩散系数；P为大气压；R为气体常数；T为实验温度；Z为在时刻t竖直管内液面距竖直管管口的距离；pA0为竖直管管口待测液体A的分压，可视为0；为液体A的饱和蒸汽压，可由Antoine(安托因)方程计算；
另一方面，已知竖直管的内径可求出竖直管的截面积A，需要说明的是，水平管和竖直管的内径一样。设待测液体的密度为ρL，在dt时间内扩散管6内汽化的液体量等于扩散出竖直管管口的量，即
其中，Z为当前液面高度，t为当前时刻，MA为待测液体A的摩尔质量；
则
将公式(2)带入公式(1)积分：
其中，Z0为竖直管内初始液面高度；
可得：
其中，
以t为横坐标，z2为纵坐标作图，并以最小二乘法求得直线斜率K，带入公式(3)便可求出扩散系数DAB：
步骤5)：关闭加热搅拌控制器5及气源16，通过排水口1排除恒温水浴缸20中的水，拆卸扩散管6和可拆固定支架13，将恒温水浴缸20和扩散管6清理干净以备下次使用。
Claims (10)
1.一种气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，包括透明的恒温水浴缸(20)，恒温水浴缸(20)能够设定水浴温度，恒温水浴缸(20)内设置有扩散管(6)，扩散管(6)包括相互连通的水平管和竖直管，竖直管设置在水平管的下方，竖直管上设置有高度刻度线；
还包括气源(16)和转子流量计(18)，气源(16)和转子流量计(18)依次通过进气管线(19)与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线(21)与大气连通。
2.根据权利要求1所述的气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，还包括加热搅拌控制器(5)、温度传感器(2)、加热盘管(3)和电动搅拌器(4)；温度传感器(2)、加热盘管(3)和电动搅拌器(4)设置在恒温水浴缸(20)内；
温度传感器(2)用于检测恒温水浴缸(20)的水浴温度；
加热搅拌控制器(5)用于控制加热盘管(3)以设定水浴温度对恒温水浴缸(20)内的水进行加热，加热搅拌控制器(5)还用于控制电动搅拌器(4)以设定搅拌转速对恒温水浴缸(20)内的水进行搅拌。
3.根据权利要求2所述的气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，加热搅拌控制器(5)、温度传感器(2)、加热盘管(3)和电动搅拌器(4)集成于一体。
4.根据权利要求1所述的气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，恒温水浴缸(20)内设置有可拆固定支架(13)，可拆固定支架(13)包括相互连接的竖杆和横杆(8)，竖杆的底部与恒温水浴缸(20)的底部螺纹连接；扩散管(6)固定在可拆固定支架(13)上。
5.根据权利要求1所述的气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，恒温水浴缸(20)的外部设有上水平滑轨(7)和下水平滑轨(15)，上水平滑轨(7)和下水平滑轨(15)之间设置有竖直导轨(14)，竖直导轨(14)能够在上水平滑轨(7)和下水平滑轨(15)之间左右移动；竖直导轨(14)内设有用于观察竖直管液面刻度的放大镜(9)，放大镜(9)能够在导轨内上下移动并固定。
6.根据权利要求1所述的气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，扩散管(6)为Stefan扩散管(6)；竖直管设置在水平管的中部，水平管和竖直管的内径为1cm-2cm，水平管的长度为20cm-40cm，竖直管的长度为15cm-30cm，高度刻度线设置在竖直管的外壁上，高度刻度线以竖直管管口为零刻度线，高度刻度线的精度为1mm。
7.根据权利要求1所述的气相扩散系数的实验测量装置，其特征在于，气源(16)和转子流量计(18)之间设置有稳流阀(17)；
恒温水浴缸(20)的底部设置有排水口(1)；
气源(16)为气体钢瓶或空气压缩机。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的气相扩散系数的实验测量装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：向竖直管内加入待测液体，在水平管的两端分别连接进气管线(19)和出气管线(21)；
步骤2)：在恒温水浴缸(20)内注入水，使扩散管(6)没入水中，根据设定水浴温度对恒温水浴缸(20)进行加热；
步骤3)：当恒温水浴缸(20)的水温达到设定水浴温度后，打开气源(16)，调节转子流量计(18)的流量，记录竖直管内初始液面高度Z0的同时开始计时，然后每间隔一定时间记录扩散管(6)内当前液面高度Z及当前时刻t，得到若干组数据；
步骤4)：计算待测液体在所通气体中的扩散系数。
9.根据权利要求8所述的气相扩散系数的实验测量装置的测试方法，其特征在于，在步骤4)中计算待测液体A在所通气体B中的扩散系数具体包括以下步骤：
步骤(a)：计算待测液体A的传质通量NA：
其中，DAB为待测液体A在所通气体B中的扩散系数；P为大气压；R为气体常数；T为实验温度；Z为在时刻t竖直管内液面距竖直管管口的距离；pA0为竖直管管口待测液体A的分压，可视为0；为液体A的饱和蒸汽压，可由Antoine方程计算；
步骤(b)：根据竖直管的内径求出竖直管的截面积A，设待测液体的密度为ρL，在dt时间内扩散管(6)内汽化的液体量等于扩散出竖直管管口的量，即
其中，Z为当前液面高度，t为当前时刻，MA为待测液体A的摩尔质量；
则
将公式(2)带入公式(1)积分：
其中，Z0为竖直管内初始液面高度；
可得：
其中，
以t为横坐标，z2为纵坐标作图，并以最小二乘法求得直线斜率K，带入公式(3)便可求出扩散系数DAB：
10.根据权利要求8所述的气相扩散系数的实验测量装置的测试方法，其特征在于，步骤1)具体包括：开启加热搅拌控制器(5)，设定水浴温度和搅拌转速；
在步骤2)和步骤3)之间还包括：调整竖直导轨(14)中的放大镜(9)，使得放大镜(9)能够清楚观察到竖直管内液面刻度；
在步骤4)之后还包括：关闭加热搅拌控制器(5)及气源(16)，通过排水口(1)排除恒温水浴缸(20)中的水，拆卸扩散管(6)和可拆固定支架(13)，将恒温水浴缸(20)和扩散管(6)清理干净以备下次使用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810385881.1A CN108489868A (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810385881.1A CN108489868A (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108489868A true CN108489868A (zh) | 2018-09-04 |
Family
ID=63313133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810385881.1A Pending CN108489868A (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108489868A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110631965A (zh) * | 2019-11-01 | 2019-12-31 | 榆林学院 | 一种气体扩散系数的测定装置及其工作方法 |
| CN113075093A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-06 | 青岛科技大学 | 一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991015748A1 (de) * | 1990-04-11 | 1991-10-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur messung des diffusions- und permeationskoeffizienten eines gases |
| JP2001272390A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Masayoshi Kobayashi | 高分子材料のガス収着量及びガス拡散係数を測定する方法 |
| CN102507394A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-20 | 大连交通大学 | 一种测定多孔介质有效扩散系数和孔隙率方法 |
| CN103674799A (zh) * | 2012-08-30 | 2014-03-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种测定气体在多孔隙介质中轴向扩散系数的装置及方法 |
| CN104865164A (zh) * | 2015-05-16 | 2015-08-26 | 常州大学 | 一种气体扩散系数的测试装置及方法 |
| CN208091855U (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-13 | 榆林学院 | 一种用于测量气相扩散系数的装置 |
-
2018
- 2018-04-26 CN CN201810385881.1A patent/CN108489868A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991015748A1 (de) * | 1990-04-11 | 1991-10-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur messung des diffusions- und permeationskoeffizienten eines gases |
| JP2001272390A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Masayoshi Kobayashi | 高分子材料のガス収着量及びガス拡散係数を測定する方法 |
| CN102507394A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-20 | 大连交通大学 | 一种测定多孔介质有效扩散系数和孔隙率方法 |
| CN103674799A (zh) * | 2012-08-30 | 2014-03-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种测定气体在多孔隙介质中轴向扩散系数的装置及方法 |
| CN104865164A (zh) * | 2015-05-16 | 2015-08-26 | 常州大学 | 一种气体扩散系数的测试装置及方法 |
| CN208091855U (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-13 | 榆林学院 | 一种用于测量气相扩散系数的装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110631965A (zh) * | 2019-11-01 | 2019-12-31 | 榆林学院 | 一种气体扩散系数的测定装置及其工作方法 |
| CN113075093A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-06 | 青岛科技大学 | 一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104865164B (zh) | 一种气体扩散系数的测试装置及测试方法 | |
| CN105806738B (zh) | 一种测量气体在液体中溶解度的变体积定压装置及方法 | |
| US5147612A (en) | Apparatus for preparation of standard gas mixtures | |
| CN109283273A (zh) | 一种低温混合物气液相平衡实验测试系统及其测定方法 | |
| CN208091855U (zh) | 一种用于测量气相扩散系数的装置 | |
| CN108489868A (zh) | 一种气相扩散系数的实验测量装置及测试方法 | |
| US4813283A (en) | Density measuring apparatus | |
| CN109253945A (zh) | 一种基于视频的透明液体变温粘带系数测量装置 | |
| JPH05273165A (ja) | 油中に溶解したガスの連続的なモニタ方法およびこの方法を実施するための装置 | |
| Gill et al. | Flow-microcalorimetric techniques for solution of slightly soluble gases. Enthalpy of solution of oxygen in water at 298.15 K | |
| CN204649346U (zh) | 一种集成化液体饱和蒸汽压及汽化潜热联合测试系统 | |
| CN201138344Y (zh) | 一种雷德饱和蒸汽压测量装置 | |
| CN106769923A (zh) | 一种基于激光吸收及散射的水蒸气冷凝特性测量装置 | |
| Fredenslund et al. | An apparatus for accurate determinations of vapour-liquid equilibrium properties and gas PVT properties | |
| CN206557046U (zh) | 一种改良的乌氏粘度计 | |
| CN115824961A (zh) | 一种测量高温高压条件下气体溶解度的装置和方法 | |
| CN108896474A (zh) | 一种高温实时监测溶解氧浓度的腐蚀评价装置及方法 | |
| BR112015006478B1 (pt) | Dispositivo de equilíbrio de gás-solução e método para prover uma solução de calibração de gás em tempo real para um analisador de gás liquefeito | |
| Dorau et al. | An apparatus for the investigation of low-temperature, high-pressure, vapor—liquid and vapor—liquid—liquid equilibria | |
| CN117782878B (zh) | 一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置及方法 | |
| RU2759718C1 (ru) | Установка для определения газосодержания в пробе | |
| Rogers et al. | Sample-Extrusion Apparatus for High-Pressure Vapor-Liquid Equilibria Compositions and Densities at Pressures up to the Critical | |
| Bondarenko et al. | Vapor-Liquid Equilibrium of the Ethylene–Butane Mixture | |
| JP4068052B2 (ja) | 低温フローｎｍｒ | |
| CN207473441U (zh) | 用于样水检漏的恒温装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |