[發明專利]一種非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置的測量方法

有效

• 申請號: 202110332094.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113075093B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 陳偉;許昊
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 劉巖

1.一種非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置的測量方法，其特征在于：

所述非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置包括擴散系統和溫控系統，所述溫控系統與所述擴散系統連接；

所述擴散系統包括氣體氣瓶、與所述氣體氣瓶連接的無油空氣壓縮機、與所述無油空氣壓縮機連接的氣體緩沖瓶、與所述氣體緩沖瓶連接的氣體流量變送器和與所述氣體流量變送器連接的管式玻璃擴散管，所述管式玻璃擴散管上連接有揮發性液體瓶；

所述溫控系統包括恒溫水浴箱、與所述恒溫水浴箱連接的溫水水箱和與所述溫水水箱連接的循環水泵，所述循環水泵與所述恒溫水浴箱連接；

利用上述非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置進行測定擴散系數，具體的工藝流程包括以下步驟：

（1）檢查氣密性：關閉所有閥門，打開管式玻璃擴散管入口處的進氣閥門，通過無油氣體壓縮機注入一定壓力空氣，使得管式玻璃擴散管內部壓力上升，讀取壓力傳感器的示數，關閉無油氣體壓縮機并關閉氣體進氣閥門，經過一段時間后，如果壓力傳感器的示數保持不變則證明實驗裝置氣密性良好；

（2）將擴散系統所有閥門關閉，并將此裝置放置在水平桌面上，確保管式玻璃擴散管的豎直部分與桌面垂直，檢查各個實驗裝置的電源開關，安全無誤后開始實驗測定；

（3）打開溫水水箱的電源開關，將循環水加熱到預定溫度后開啟循環水泵，將整個裝置進行5分鐘預熱，待溫度傳感器示數穩定；

（4）打開兩個進氣閥，并開啟無油空氣壓縮機，通過調節氣體氣瓶與無油空氣壓縮機之間的進氣閥進氣大小和無油空氣壓縮機的輸出功率，將管式玻璃擴散管的水平通氣管中的He氣流量調節為0.2-0.3m³/h，打開截止閥和進出揮發性液體總管上的進出液閥，開啟進出液泵將CH₃OH從管式玻璃擴散管的底部注入進去，當液面高度到達0刻度線處，立刻關閉進出液泵，同時關閉截止閥和進出揮發性液體總管上的進出液閥，開始計時；

（5）打開進出揮發性液體軟管上的進出液閥，將進出揮發性液體軟管深入管式玻璃擴散管內，開啟進出液泵，將管內多余CH₃OH抽出，經一段時間τ之后，關閉兩個進氣閥和無油空氣壓縮機，打開截止閥，在大氣壓強的作用下，管式玻璃擴散管內兩側液面高度趨于相等，記錄此時的刻度值z，根據設定溫度T、時間τ及實驗結束時刻度值z計算He-CH₃OH的分子擴散系數，其計算公式為：

式中，D_AB為分子擴散系數，cm²/s；R為摩爾氣體常數，8.314kJ/(kmol·K)；T為熱力學溫度，K；ρ為液體密度，kg/m³；p為總壓強，kPa；M為擴散物質的摩爾質量，kg/kmol；為擴散物質的飽和蒸汽壓力，kPa；τ為擴散物質的蒸發時間，s；z為蒸發終了時的刻度值，cm；L為0刻度線到截止閥10的距離，cm；

（6）重復上述測定實驗過程，獲得多組實驗數據后進行整理分析，測得He-CH₃OH混合體系氣相相互擴散系數。

2.根據權利要求1所述的一種非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置的測量方法，其特征在于：所述管式玻璃擴散管的主體部分設置為U型結構，位于所述恒溫水浴箱外的所述管式玻璃擴散管上設置有刻度線和截止閥，所述截止閥設置在所述刻度線的下方。

3.根據權利要求2所述的一種非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置的測量方法，其特征在于：所述管式玻璃擴散管的下方連接有進出揮發性液體總管，所述進出揮發性液體總管上連接有進出揮發性液體軟管，所述進出揮發性液體軟管的上端連接在位于所述恒溫水浴箱外的所述管式玻璃擴散管上，所述進出揮發性液體軟管和所述進出揮發性液體總管上均設置有進出液閥。

4.根據權利要求3所述的一種非常溫非常壓條件下氣相組分相互擴散系數測量裝置的測量方法，其特征在于：所述進出揮發性液體總管與所述揮發性液體瓶之間的軟管上設置有進出液泵。