Способ определения коэффициентов взаимной диффузии газов Советский патент 1980 года по МПК G01N13/00 

I {Ьобретение отиосится к области исследования физико-химических пруцессов, в частности к методам изучения газовой диффузии а более конкретно - к способам, предназначенным для определения коэффициентов взаим ной диффузии бинарных газовых и парогазо- . вых систем в условиях разрежения и . Известен двухкамерный способ определения коэффициентов взаимной диффузии газов путем приведения их в контакт через капилляр, соединяющий камеры с исследуемыми гагами 11. Начало и конец процесса диффузии фикоируются как время открывания и закрывания капилляра затвором, устройство термостатируется. Составы газовых смесей анализируют ся. Известный способ имеет математаческое описание, позволяющее получить расчетную формулу о-с CC-C HXPC-DF где С, С - концентрации газовых смесей после полного перемешивания в момеит времени Т и в начальный момент времени соответственно; У« и Vj - объёмы верхнего и нижнего диффузионных сосудов соответственно, h - длина пути диффузии, F - площадь поперечного сечения сапилляра (диффузионного отверстия). Приведенная расчетная формула выведена при условиях, когда градиент концентрации существует только в самой диффузионной ячейке, объем капилляра диффузионного отверстия VK много меньше объема каждого из диффузиониых сосудов, имеет место надежное термостатирование диффузионной ячейки для компенсации, возникгиощего в процессе диффузии градиента температур. В известном способе первое из указанных вьяие условий существенно нарушается. Это вносит в результиАЪ измерений неконтролируемые ошибки, которые могут оказаться значительными., Наиболее близким техническим решением к, предлагаемому изобретению является способ определения коэффициентов взаимной диф фузии газов путем контактирования их через каппиляр, соединяющий замкнутые объёмы газов 2. Однако .при диффузии в зонах срезов капил ляра 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 неблагоприятные условия в смысле изотермичнбсти процесса.. Целью изобретения является повышение точности определения. Это достигается тем, что по предлагаемому способу исследуемые газы в зонах срезов капилляра перемещают со скоростью, соответствующгй ламинарному режиму движения газового потока, TipH4ejk 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 градиенты концен1раций в объемах газов. Предлагаемый способ определения коз.ффициентов взвимной диффузии в разреженных и сжатых бинарных газовых и парогазовых системах обеспечивает измерения коэффициентов взаимной диффузии при давлениях от нор мального до 300 бар и температурах в интерfeane 200-500° К. Выбор скорости движения мёййлок основан на спедунзщих соображениях. Экспериментами на вспомогательном приборе с капилляром диаметром 6 мм на смеси этиловый эфир-азот при 20 С и давлении, близком к нормальном устйновпено, что коэффициенты взаимной диф |узии при скоростях потока 11-77 см/с соответствующих ламинарному режиму движения газового потока, вектор которого направ лен рёрпендикупярно направлению процесса 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 ocTpbiM 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 мере, по сравнению с другими способами, соблюсти -граничные условия метода измерения и получить, таким образом, более точные значения коэффициентов взаимной диффузии бинарных газовых систем. Формула изобретения Способ определения коэффициентов взаимной диффузии газов njrreM контактирования их через капилляр, соединяющий замкнутые объемы газов, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности олределения, исследуемые газы в зонах срезов капилляра перемешивают со скоростью, соответствующей ламинарному режиму движения газового потока, причем Вектор скорости перемещения газов направлен перпендикулярно оси капилляра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Голубев И. Ф, Бондаренко А. Г. Газовая промышленность, 10, 46, 1963. 2.R. J. J. Van Heil- nigen. А. Feberwee, А. van Oosten, J. J. Beenakker Physica 32, 1649, 1966 (прототип).