計算出液面至管口的初始距離Z。。
[0019] 第=步，開啟無油空氣壓縮機(jī)及進(jìn)氣閥，空氣經(jīng)進(jìn)氣閥、氣體緩沖瓶及氣體流量計 變送器由進(jìn)氣管線進(jìn)入玻璃恒溫水浴，進(jìn)入水平通氣管之前的空氣先預(yù)熱，使其達(dá)到設(shè)定 的目標(biāo)溫度T，之后由水平通氣管的一端進(jìn)入，再由另一端排入大氣。
[0020] 第四步，經(jīng)較長一段時間T(根據(jù)液體揮發(fā)性情況，一般T> 12h)之后，再用測 高儀記錄擴(kuò)散中期或結(jié)束時液面高度值并計算出液面至管口的距離Z。
[0021] 故此，在保持測試過程中系統(tǒng)的溫度、壓力和空氣流速不變的情況下，本測試系統(tǒng) 中揮發(fā)性液體-空氣（或其它氣體）的分子擴(kuò)散系數(shù)由式（1)確定：
[00。]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：包括無油空氣壓縮機(jī)23 (或其它氣體 的氣瓶24)，氣體緩沖瓶21，氣體/液體流量計變送器20、6,溫控數(shù)顯玻璃恒溫水浴12,加 熱盤管14,帶溫控加熱器15,液體瓶1，進(jìn)/出液泵4,可拆卸套管式玻璃擴(kuò)散管10 (上部為 水平通氣管29,下部為玻璃擴(kuò)散管30)，溫度/壓力傳感器13、11，測高儀16,低速電動攪拌 器17,氣相色譜儀19,進(jìn)/出氣管線，進(jìn)/出液管線以及溫度控制系統(tǒng)26和數(shù)據(jù)采集分析 系統(tǒng)27。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：無油空氣壓縮 機(jī)23 (或其它氣體的氣瓶24)、氣體緩沖瓶21、氣體流量計變送器20、水平通氣管29通過 進(jìn)氣管線依次連接；液體瓶1、進(jìn)/出液泵4、液體流量計變送器6、可拆卸套管式玻璃擴(kuò)散 管10通過進(jìn)液管線依次連接；玻璃擴(kuò)散管30豎直固定于溫控數(shù)顯玻璃恒溫水浴12中，其 中還設(shè)有溫度傳感器13、測高儀16以及低速電動攪拌器17,同時底部設(shè)有加熱盤管14,與 溫度傳感器13 -同連接到帶溫控加熱器15。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述氣體/液 體流量計變送器精度為1級，水平通氣管中空氣流量為〇. 2~0. 4m3/h，如需測定揮發(fā)性液 體與其它氣體（如氮?dú)?、氧氣、氫氣、二氧化碳、一氧化碳、氦氣、氬氣、氨氣，等等）之間的擴(kuò) 散系數(shù)，可以用各自的氣瓶24來代替無油空氣壓縮機(jī)23。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述可拆卸套 管式玻璃擴(kuò)散管10上部為水平通氣管29,外徑為1. 2~2. 5cm，空氣流入端長度為40~ 60cm，空氣流出端長度為10~30cm，空氣流出端距離擴(kuò)散管30管口 3~5cm處設(shè)有取氣口 28,通過取氣管線連接氣相色譜儀19,進(jìn)行在線取氣及濃度分析；下部為玻璃擴(kuò)散管30,外 徑為0· 8~2cm，外壁有均勻刻度線，精度為0· lcm，長度為20~30cm，底部設(shè)有進(jìn)/出液口 31，長度為2~3cm，外徑為0. 5cm，由進(jìn)/出液泵4從底部進(jìn)/出液，解決了擴(kuò)散管自動加 /卸液問題，進(jìn)液結(jié)束后擴(kuò)散距離為8~15cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述玻璃擴(kuò)散 管30可以平行垂直設(shè)置3~5個，它們之間的水平距離為15~20cm，可用于同種液體或不 同種液體的單管單獨(dú)測定或多管同時測定，還可用于研宄各擴(kuò)散管之間的相互干擾情況。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述液體包括 揮發(fā)性有機(jī)液體如烷烴、環(huán)烷烴、芳香徑，醇類、酮類、酯類、醚類、醛類等，揮發(fā)性無機(jī)液體 如水、氨水、硫酸、鹽酸等；對于腐蝕性液體，測試裝置需要用耐腐蝕材料制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述溫控數(shù)顯 玻璃恒溫水浴12,溫度波動范圍不大于0. 5°C ;所述溫度傳感器13分度值為0. 1°C ;所述低 速電動攪拌器17轉(zhuǎn)速范圍為0~700r/min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述測高儀16 帶有放大鏡，且放大倍數(shù)為30~50倍，可清晰準(zhǔn)確地觀測并記錄玻璃擴(kuò)散管30上的刻度， 精度為0· lmm〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置，其特征在于：所述溫度傳感 器13、加熱盤管14、帶溫控加熱器15以及溫控數(shù)顯玻璃恒溫水浴12集于溫度控制系統(tǒng)26 ; 所述本測試裝置的溫度、壓力、濃度集于數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)27,進(jìn)行數(shù)據(jù)的在線采集及分 析。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置的測試方法，其特征在于包 括以下步驟： 51 :系統(tǒng)預(yù)熱，測試裝置連接完畢，將溫控數(shù)顯玻璃恒溫水浴12設(shè)定到目標(biāo)溫度T ; 52 :自動進(jìn)液并計算初始距離，若單管單獨(dú)測定某種液體擴(kuò)散系數(shù)，則由玻璃擴(kuò)散管 30底部進(jìn)液口 31平穩(wěn)緩慢注入液體，用測高儀16記錄進(jìn)液結(jié)束及開始測定時液面高度值 并計算出液面至管口的初始距離Ztl;若多管同時測定同種液體擴(kuò)散系數(shù)，則由并列玻璃擴(kuò) 散管30底部進(jìn)液口 31同時平穩(wěn)緩慢注入同種液體，用測高儀16記錄進(jìn)液結(jié)束及開始測定 時液面高度值并計算出液面至管口的初始距離若多管同時測定不同種液體擴(kuò)散系數(shù)， 則由并列玻璃擴(kuò)散管30底部進(jìn)液口 31分別同時平穩(wěn)緩慢注入不同種液體，用測高儀16記 錄進(jìn)液結(jié)束及開始測定時液面高度值并計算出液面至管口的初始距離zQ; 53 :通入氣體，開啟無油空氣壓縮機(jī)23 (或其它氣體的氣瓶24)及相應(yīng)進(jìn)氣閥，往水平 通氣管29中通入空氣（或其它氣體）； S4:記錄時間并計算最終距離，經(jīng)較長一段時間τ (根據(jù)液體揮發(fā)性情況，一般 τ多12h)之后，再用測高儀16記錄擴(kuò)散結(jié)束時液面高度值并計算出液面至管口的距離ζ ; 55 :計算擴(kuò)散系數(shù)，根據(jù)步驟Sl所設(shè)置溫度，步驟S2所計算初始距離Ztl，步驟S4所記 錄時間τ及所計算距離z計算揮發(fā)性液體-空氣（或其它氣體）的分子擴(kuò)散系數(shù)，其計算 公式為：
式中Dab-一揮發(fā)性液體A在空氣（或其它氣體）Β中的分子擴(kuò)散系數(shù)，m2/S ; R--通用氣體常數(shù)，R = 8314X/(kmol · K); T一一混合氣體溫度，K ; P 一一揮發(fā)性液體的密度，kg/m3; z〇一一進(jìn)液結(jié)束及開始測定時液面至管口的初始距離，cm ; z一一擴(kuò)散結(jié)束時液面至管口的距離，cm ; P--氣體的總壓，Pa ; P：-一一揮發(fā)性液體蒸氣的飽和蒸氣壓，Pa ; M--揮發(fā)性液體的摩爾質(zhì)量，kg/kmol ; τ--擴(kuò)散時間，s ; 56 :自動卸液，測試結(jié)束，將擴(kuò)散管30中被測液體卸入相應(yīng)液體瓶1，將玻璃擴(kuò)散管30 清洗烘干后安裝好，以備下次測定使用。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種氣體擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置及方法。針對常規(guī)操作中由擴(kuò)散管上部注入液體很難一直保持平衡，而且液體容易粘到擴(kuò)散管管壁的缺點(diǎn)，同時考慮解決從擴(kuò)散管上部注入液體時會對擴(kuò)散管內(nèi)的氣體空間造成較大的對流擾動從而影響到擴(kuò)散系數(shù)測定精確度等問題，本發(fā)明提出了一種揮發(fā)性液體-空氣(或其它氣體)擴(kuò)散系數(shù)的測試裝置及方法。該裝置不僅可以保證液體能夠自動平穩(wěn)緩慢地從底部注入擴(kuò)散管，從而在液體上部氣體空間不產(chǎn)生明顯的對流擾動作用，而且還可以安排幾種液體同時測定，提高測試效率。此外，基于安全性考慮，將玻璃擴(kuò)散管豎直固定于溫控數(shù)顯玻璃恒溫水浴中，最終在提高測定精確度的同時，提高測試系統(tǒng)的安全性。
【IPC分類】G01N13-00
【公開號】CN104865164
【申請?zhí)枴緾N201510251327
【發(fā)明人】黃維秋, 李麗, 紀(jì)妍妍, 王翊紅, 徐先陽, 王兆利, 張齊正
【申請人】常州大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月16日