Способ определения коэффициентов взаимной диффузии газов

 

!

1 . к г,";,, г.;,-,." i!,:,,,," -, Ая

CAHMt

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соез Советсииа

Социалистических

Республик

<" 728052

l

7 г

«

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 28.04.77 (2 ) 2481508/18 — 25 (5t)M. Кл.

G 0l и 13/00 с присоелинен нем заявки М й!еуддустееаяма кемктет

СССР ае делам яэебретеаяа я етармтяй (23 ) Приоритет

Опубликовано 15.04,80. Бюллетень,% 14

Дата опубликования описания 18.04.80 (53) УДК

543.542 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Н. Бережной

Казанский химико-технологический институт им. С. М, Кирова (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЗАИМНОИ ДИФФУЗИИ

ГАЗОВ

Июбретение относится к области исследования физико-химических прцессов, в частности к методам изучения газовой диффузии, а более конкретно — к способам, предназначенным для определения коэффициентов взаимной диффузии бинарных газовых и нарогазо3 вых систем в условиях разрежения и сжатия.

Известен двухкамерный способ определения коэффициентов взаимной диффузии газов путем приведения их в контакт через капйлляр, соединяющий камеры с исследуемыми газами (11. Начало и конец процесса диффузии фиксируются как время открывания и закрывания капилляра затвором, устройство термостатируется. Составы газовых смесей анализируютИэвестный способ имеет математическое описание, позволяющее получить расчетную формулу

V,+Ч

С-с =(С-С !е.р(-.9Г,,т )

i 2 где С, Си С вЂ” концентрации газовых смесей после полного перемешивания в момент

2 времени с и в начальный момент времени соответственно;

Vr н V> — объемы верхнего и нижнего диффузионных сосудов соответственно, h — длина пути диффузии, F — площадь поперечного сечения

Капилляра (диффузионного отверстия).

Нрнведенная расчетная формула выведена при условиях, когда градиент концентрации существует только в самой диффузионной ячейке, э объем капилляра диффузионного отверстия

Чк много меньше объема каждого иэ диффузионных сосудов, имеет место надежное термостатирование диффузионной ячейки для компенсации, возникающего в процессе диффузии градиента температур.

В известном способе первое из указанных выше условий существенно нарушается. Это вносит в результаты измерений неконтролируемые ошибки, которые могут оказаться значительными.

728052 4 диффузии, определяются с ошибкой, не превышающей 2%, что является вполне приемлемым при других скоростях потока ошибки резко возрастают за счет возникающих градиентов концентраций у конца диффузионной ячейки за пределами последней при малых скоростях потока) и по причине возникновения конвекции у конца диффузионной ячейки внутри последней, при больших скоростях потока). Если поток направлен под некоторым острым углом к направлению процесса диффузии, то ошибки определения коэффициентов взаимной диффузии, в свою очередь, значительно возрастают (до 15%).

Перемешивание газов в зонах срезов капилляра со скоростью, соответствующей ламинарному режиму движения газового потока, вектор которой направлен перпендикулярно направлению процесса диффузии, позволяет в лучшей ро мере, по сравнению с другими способами, соблюсти .граничные условия метода измерения и получить, таким образом, более точные значения коэффициентов взаимной диффузии бинарных газовых систем.

Способ определения коэффициентов взаимной

30 диффузии газов путем контактнрования их через капилляр, соединяющий замкнутые объемы газов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, исследуемые газы в зонах срезов капилляра перемез шивают со скоростью, соответствующей ламинарному режиму движения газового потока, причем вектор скорости перемещения газов направлен перпендикулярно оси капилляра.

Источники информации, 4о. принятые во внимание при экспертизе

1. Голубев И. Ф, Бондаренко А, Г. Газовая промышленность, 10, 46, 1963.

2. R. А А Van Hail: nigen. А. Faberge, А. чап Oosten, А J. Beenakker Physics 32, 1649, 1966 (прототип).

Составитель С. Беловодченко

Техред И.Асталош

Редактор И. Шубина

Корректор М. Пожо

Тираж 1019

ЦНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 1130i44

Филиал ИПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ определения коэффициентов взаимной диффузии газов путем" контактирования их через каппиляр, соединяющий замкнутые объемы газов (2) .

Однако,при диффузии в зонах срезов капилляра возникают градиенты концентраций. в объемах диффузионных сосудов, что приводит к увеличению действительной длины пути диффузии. Кроме того, диффузионная ячейка не находится в непосредственном контакте с термостатирующей жидкостью, что создает не благоприятные условия в смысле изотермичности процесса.

Целью изобретения является повышение точности определения.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу исследуемые газы в зонах срезов капилляра перемещают со скоростью,соответствующей ламинарному режиму движения газово го потока, причем вектор скорости перемещения газов направлен перпендикулярно оси ка-:: пилляра. Эта скорость должна быть выбрана так, чтобы при движении мешалок не нарушался молекулярный процесс переноса внутри капилляра у концов отверстия и не возникали Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я градиенты концентраций в объемах газов, Предлагаемый способ определения коэффициентов вэвимной диффузии в разреженных и сжатых бинарных газовых и парогазовых системах обеспечивает измерения коэффициентов взаимной диффузии при давлениях от нормального до 300 бар и температурах в интер"вале 200 — 500 К, Выбор скорости движения мешалок основан иа следующих соображениях. Эксйериментами на вспомогательном приборе с кайилляром

Ю диаметром 6 мм на смеси этиловый эфир-азот при 20 С и давлении, близком к нормальному: установлено, что коэффициенты взаимной диффузии при скоростях потока 11 — 77 см/с, соответствующих ламинарному режиму движения газового потока; вектор которого направлен перпендикулярно направлению процесса