Диффузионная ячейка

 

Союз Советских (11) ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик

Ф

У (61) Дополнителыное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 22.05.78 (21) 2618214/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

151) Ч,Кл G 01 Х 13/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.09,79. Бюллете:II, ¹ 36 (53) УДК 536.42 (088.8) (45) Дата опубликования описания 01.10.79 (72) Авторы изобретения

Н. Д. Косов и И. H. Корзун (71) Заявитель

Казахский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. С. М. Кирова (54) ДИФФУЗИОННАЯ ЯЧЕЙКА

Изобретение относится к области физики и химин, в частности к измерительным устройствам, II предназначено для измерения коэффициентов диффузии жидкостей н газов. 5

Для измерения коэффициентов диффузии часто применяются диффузионные ячейки, содержащие пористую пластину, разделяю цую диффундирующис всшества. Особенно широкое распространение получили диффузионные ячейки с пористыми пластинами в методах измерения коэффициентов диффузии жидкостей.

Известна диффузионная ячейка для определения коэффициентов диффузии электро- 15 литов, состоящая из стеклянной камеры с парой электродов для измерения электрического сопротивления раствора. Термостатируюшая рубашка большого объема наполняется дистиллированной водой и служит 20 верхним отделением диафрагменной ячейки, которое отделено от нижнего, .содержащего исследуемый раствор, пористым фильтром.

Для выравнивания концентрации по обе стороны от фильтра используется магнитная мешалка.

Недостатком известной ячейки является необходимость предварительной эталонировкн ячейки, т. е. определение ее геометрической постоянной по бинарной системе с известными коэффнцнен1амп взаимной диффузии.

Следовательно, метод измерения является относительным.

Наиболее близким техническим решением является днффузшш:<ая ячейка стационарного метода. Она состоит нз двух

HBIIQpHbIx сосудов, диффузионной ячейки, представляюшей собой двс полости, разделенные пористой перегородкой, и двух приемников. При медленном подъеме напорных сосудов (со скоростью 3 л.н/ч) раствор и растворнтель нз них перетекают в полости диффузионной ячейки, и далее в приемники.

Диффузионный поток находится по скорости,потока жидкости н концентрации на вы. ходе из нижней ячейки.

Описанное устройство обладает следующими недостатками.

Как и в вышеописанном устройстве, требуется предварительная тарнровка ячсйкн, т. е. метод измерения коэффициентов диффузии в данном случае являстся относительным.

Нельзя абсолютно строго утверждать, что объемные потоки первого и второго компонентов через диафрагму равны между собой, т. е. осуществляется именно взаимная диффузия.

688869

55 РАВ, р — -- ((1;

Таким образом РА Л, = РВС вЂ” РВ,C

Целью изобретения является измерение абсолютных значений коэффициента диффу.зии. Для этого на выходе трубопроводов установлены дополнительные гидродинамические сопротивления.

Схема диффузионной ячейка показана на чертеже.

Диффузионная ячейка представляет собой два плоских трубопровода — верхний

1 и нижний 2, соединенных каналом 8. К выходам трубопроводов 1 и 2 присоединены даполнительные гидродинамические сопротивления 4 и 5.

Диффузионная ячейка работает следующим образом.

На вход верхнего 1 и нижнего 2 трубопроводов подаются при помощи специального устройства (на чертеже не показано) нспульсирующие потоки исследуемых жидкостей. Диффузия их осуществляется через соединительный канал 8. Зная объемные скорости и концентрации каждого компонента на выходах из трубопроводов, по первому закону Фика рассчитывают коэффициенты диффузии.

Ослабление влияния нестабильности внешних условий обеспечивается тем, что возникающая вследствие этой нестабильности разность давлений почти полностью гасится дополнительными сопротивлениями

4 и 5.

Из чертежа видно, что разность давлений на концах диффузионного пути, т. е. между точками А и Аь равна

АА — (АВ + РВС) (А В + РВ,C ) Так как гидродинамическое сопротивление трубопроводов 1 и 2 значительно меньше, чем присоединенных дополнительных сопротивлений, то перепад давления на этих сопротивлениях 4 и 5 будет во много раз больше перепада давления на трубопроводах 1 и 2 на участках АВ и А1В1 соответственно, т. е.

Зо

45 т. е. разность давлений на концах диффузионного пути определяется соотношением между величинами дополнительных гидродинамических сопротивлений 4 и 5.

Чтобы предотвратить свободное перетекание жидкости из верхнего трубопровода 1 ячейки в нижний 2, на выходах из трубопроводов помещаются сосуды постоянного уровня (СПУ) (на чертежах не указаны).

При достаточно большом различии между гидродинамическими сопротивлениям 4 и 5 будет заметной и разность высот между

СПУ, при которой входные и выходные скорости в каждом из трубопроводов ячейки будут равными между собой, т. е. когда в ячейке будет осуществляться взаимная диффузия. Плавно меняя перепад высот между

СПУ, можно задавать любое соотношение между диффузионной и конвективной составляющими переноса, т. е. проводить измерения в .различных системах отсчета.

На диффузионной ячейке проточного метода с соединительными каналами в виде щелевых капилляров был измерен коэффициент взаимной диффузии бинарной системы вода — водный раствор этиленогликоля с концентрацией 0,067 объемных долей этиленгликоля при температуре опыта 22 С.

Полученные результаты в пределах ошибки эксперимента совпадают с табличными данными и с результатами, полученными относительно методом на ячейке с пористой перегородкой.

Дополнительные гидродинамические сопротивления 4 и 5 дают возможность в диффузионной ячейке использовать любые типы соединительных каналов, в том числе и правильной геометрической формы (щелевые или круглые капилляры), что делает стационарной метод измерения коэффициентов диффузии абсолютным. Кроме того, возможность задавать любые соотношения между диффузионной и гидродинамической составляющими переноса существенно расши ряет класс решаемых задач.

Формула изобретения

Диффузионная ячейка, включающая два трубопровода, соединенных между собой каналом, отличающаяся тем, что, с целью измерения абсолютных значений коэффициента диффузиии, на выходе трубопроводов установлены гидродинамические сопротивления.

688869

° А

Составитель С. Беловодченко

Техред Н. Строганова

Редактор Н. Коляда

Корректор С. Файн

Тин. Харьк. фил. пред. <Патент»

Заказ 857/1075 Изд. № 540 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5