專利名稱：雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量氣體擴散系數(shù)的方法，特別是一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
目前測量氣體擴散系數(shù)的方法有Loschmidt cell、stefan管和雙容積法等測量方法。Loschmidt cell系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；stefan管只能對液體氣化后的氣體的擴散系數(shù)進行測量；雙容積法需要在兩個較大容器內(nèi)設(shè)置攪拌器，攪拌作用使得容器中氣體濃度保持均勻，在容器中引入攪拌器將會由于攪拌器工作頻率及其差別而導(dǎo)致腔內(nèi)氣體發(fā)生振動，攪拌器長時間工作的熱積累必然導(dǎo)致兩容器內(nèi)溫度的差異從而使測量值偏離真值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，該方法解決了傳統(tǒng)測量氣體擴散系數(shù)方法的不足，得到較準(zhǔn)確的測
量結(jié)果。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，它包括非放射性氣體擴散系數(shù)的測量和放射性氣體擴散系數(shù)的測量，測量時采用擴散管用于氣體擴散，擴散管的長度為L，擴散管的兩端氣壓相等，在擴散管的兩端分別形成閉環(huán)式或開環(huán)式第一氣流回路A和閉環(huán)式或開環(huán)式第二氣流回路B。所述的第一氣流回路A包括第一氣流管，第一氣流管安裝在擴散管的一端，在第一氣流管的兩端通過管道依次串接有第一氣泵、氣體罐或放射性氣源及第一氣體濃度測量裝置，組成閉環(huán)式第一氣流回路A，保證該回路中的氣體濃度恒定。所述的開環(huán)式第一氣流回路A是將第一氣流回路A中的第一氣泵與放射性氣源斷開，組成開環(huán)式第一氣流回路A，同樣能夠保證該回路中的氣體濃度恒定。所述的第二氣流回路B包括第二氣流管，第二氣流管安裝在擴散管的另一端，第二氣流管兩端的進出氣口與擴散管的端口部位形成氣體混合腔，氣體混合腔的體積為V，在第二氣流管的兩端通過管道依次串接有第二氣泵和第二氣體濃度測量裝置，組成閉環(huán)式第二氣流回路，用于測量擴散后的氣體濃度。所述的開環(huán)式第二氣流回路B是將第二氣流回路B中的第二氣體濃度測量裝置與第二氣流管的另一端斷開，組成開環(huán)式第二氣流回路B，同樣能夠測量擴散后的氣體濃度。所述的氣體混合腔還可以設(shè)有一個攪拌裝置，通過攪拌裝置的攪拌，使氣體混合腔內(nèi)的氣體混合的更均勻。雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)包括非放射性氣體擴散系數(shù)的測量和放射性氣體擴散系數(shù)的測量，其具體測量方法如下一、非放射性氣體擴散系數(shù)的測量，在擴散管一端的閉環(huán)式第一氣流回路A中采用一個大體積的氣體罐，氣體罐內(nèi)的氣體通過第一氣泵、管道和第一氣體濃度測量裝置與第一氣流管的兩端相連。在第一氣泵的作用下，氣體在第一氣流回路A中循環(huán)，由于氣體罐體積足夠大，在擴散過程中，閉環(huán)式第一氣流回路A中的氣體濃度認(rèn)為不變，看做濃度恒定的擴散源。在擴散管另一端的開環(huán)式第二氣流回路B中，通過第二氣泵和第二氣體濃度測量裝置測量擴散過來的氣體的濃度。由于在擴散管的閉環(huán)式第一氣流回路A中建立了恒定的氣體濃度C1,閉環(huán)式第一氣流回路A中的氣體通過長度為L的擴散管進入開環(huán)式第二氣流回路B中，開環(huán)式第二氣流回路B中測量點的氣體濃度為C2，第一氣泵和第二氣泵的流率較低，使得閉環(huán)式第一氣流回路A和開環(huán)式第二氣流回路B中氣體的流態(tài)為層流，認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)。在擴散管內(nèi)根據(jù)擴散方程有
權(quán)利要求
1.一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，其特征是它包括非放射性氣體擴散系數(shù)的測量和放射性氣體擴散系數(shù)的測量，測量時采用擴散管用于氣體擴散，擴散管的長度為L，擴散管的兩端氣壓相等，在擴散管的兩端分別形成閉環(huán)式或開環(huán)式第一氣流回路A和閉環(huán)式或開環(huán)式第二氣流回路B ； 所述的第一氣流回路A包括第一氣流管，第一氣流管安裝在擴散管的一端，在第一氣流管的兩端通過管道依次串接有第一氣泵、氣體罐或放射性氣源及第一氣體濃度測量裝置，組成閉環(huán)式第一氣流回路A，保證該回路中的氣體濃度恒定；所述的開環(huán)式第一氣流回路A是將第一氣流回路A中的第一氣泵與放射性氣源斷開，組成開環(huán)式第一氣流回路A，同樣能夠保證該回路中的氣體濃度恒定； 所述的第二氣流回路B包括第二氣流管，第二氣流管安裝在擴散管的另一端，第二氣流管兩端的進出氣口與擴散管的端口部位形成氣體混合腔，氣體混合腔的體積為V，在第二氣流管的兩端通過管道依次串接有第二氣泵和第二氣體濃度測量裝置，組成閉環(huán)式第二氣流回路，用于測量擴散后的氣體濃度；所述的開環(huán)式第二氣流回路B是將第二氣流回路B中的第二氣體濃度測量裝置與第二氣流管的另一端斷開，組成開環(huán)式第二氣流回路B，同樣能夠測量擴散后的氣體濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，其特征是所述的氣體混合腔還可以設(shè)有一個攪拌裝置，通過攪拌裝置的攪拌，使氣體混合腔內(nèi)的氣體混合的更均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，其特征是非放射性氣體擴散系數(shù)的具體測量方法如下 在擴散管一端的閉環(huán)式第一氣流回路A中采用一個大體積的氣體罐，氣體罐內(nèi)的氣體通過第一氣泵和管道與第一氣流管的兩端相連；在第一氣泵的作用下，氣體在閉環(huán)式第一氣流回路A中循環(huán)，由于氣體罐體積足夠大，在擴散過程中，閉環(huán)式第一氣流回路A中的氣體濃度認(rèn)為不變，看做濃度恒定的擴散源；在擴散管另一端的開環(huán)式第二氣流回路B中，通過第二氣泵和第二氣體濃度測量裝置測量擴散過來的氣體的濃度； 由于在擴散管的閉環(huán)式第一氣流回路A中建立了恒定的氣體濃度C1，閉環(huán)式第一氣流回路A中的氣體通過長度為L擴散管進入開環(huán)式第二氣流回路B中，開環(huán)式第二氣流回路B中測量點的氣體濃度為C2，第一氣泵和第二氣泵的流率較低，使得閉環(huán)式第一氣流回路A和開環(huán)式第二氣流回路B中氣體的流態(tài)為層流，認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)； 在擴散管內(nèi)根據(jù)擴散方程有dC/dt=k d2C、dx2 式中c為擴散管內(nèi)的氣體濃度，X為擴散管內(nèi)的位置，k為擴散系數(shù)； 當(dāng)擴散作用穩(wěn)定后有f = O根據(jù)斐克定律有 J = -k dC/dx 式中J為擴散管單位時間通過其截面積S擴散到開環(huán)式第二氣流回路B的擴散通量； 令當(dāng)X = L時，擴散管內(nèi)氣體濃度為C1 ；對于開環(huán)式第二氣流回路B中與擴散管相連的氣體混合腔內(nèi)有擴散過來的氣體，同時在流動空氣作用下被稀釋，氣體混合腔的體積為V，氣體混合腔的平均濃度Ctl有 q為開環(huán)式第二氣流回路B的空氣流率； 當(dāng)擴散穩(wěn)定時 式(3)變化為 js=c2q 由式⑵得
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，其特征是放射性氣體擴散系數(shù)的具體測量方法如下 在擴散管一端的第一氣流回路A中采用一個放射性氣源，放射性氣源內(nèi)的放射性氣體通過第一氣泵、第一氣體濃度測量裝置和管道與第一氣流管的兩端相連，在第一氣泵的作用下，放射性氣體在第一氣流回路A中循環(huán)，循環(huán)過程中，由于放射性氣源以恒定的速率釋放出氣體，同時又會衰變成其他物質(zhì)，經(jīng)過一段時間達到平衡，這時能夠認(rèn)為擴散過程中，第一氣流回路A中的放射性氣體濃度不變，看做濃度恒定的擴散源； 在擴散管另一端的第二氣流回路B中，通過第二氣泵和第二氣體濃度測量裝置測量擴散過來的放射性氣體的濃度； 由于在擴散管的第一氣流回路A中建立了恒定的放射性氣體濃度C1，第一氣流回路A中的放射性氣體通過長度為L擴散管進入第二氣流回路B中，第二氣流回路B中測量點的放射性氣體濃度為C2，第一氣泵和第二氣泵的流率較低，使得第一氣流回路A和第二氣流回路B中放射性氣體的流態(tài)為層流，認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)； 在擴散管內(nèi)根據(jù)擴散方程有
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，其特征是當(dāng)?shù)谝粴饬骰芈稟為閉環(huán)式，第二氣流回路B為閉環(huán)式，或者第一氣流回路A為開環(huán)式，第二氣流回路B為閉環(huán)式時，氣體混合腔內(nèi)的放射性氣體平均濃度
全文摘要
一種采用雙流氣準(zhǔn)靜態(tài)法測量氣體擴散系數(shù)的方法，它采用擴散管的管路用于氣體擴散，擴散管的長度為L，擴散管的管路兩端氣壓相等，在擴散管的兩端分別形成第一氣流回路A和第二氣流回路B。第一氣流回路A中的第一氣流管安裝在擴散管的一端，在第一氣流管的兩端通過管道依次串接有第一氣泵、氣體罐或放射性氣源及第一氣體濃度測量裝置，組成第一氣流回路A，保證該回路中的氣體濃度恒定；第二氣流回路B中的第二氣流管安裝在擴散管的另一端，第二氣流管兩端的進出氣口與擴散管的端口部位形成氣體混合腔，在第二氣流管的兩端通過管道依次串接有第二氣泵和第二氣體濃度測量裝置，組成第二氣流回路，用于測量擴散后的氣體濃度。
文檔編號G01N13/00GK102621039SQ20121007511
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉輝, 袁紅志, 譚延亮 申請人:衡陽師范學(xué)院