[实用新型]一种用于测量气相扩散系数的装置

说明书

本实用新型公开了一种用于测量气相扩散系数的装置，包括透明的恒温水浴缸，恒温水浴缸能够设定水浴温度，恒温水浴缸内设置有扩散管，扩散管包括相互连通的水平管和竖直管，竖直管设置在水平管的下方，竖直管上设置有高度刻度线。还包括气源和转子流量计，转子流量计固定于恒温水浴缸外壁。气源和转子流量计依次通过进气管线与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线与大气连通。解决了现有技术中测定气相扩散系数的方法复杂，实验精度低问题。本实用新型可以简单的测定气相扩散系数，实验精度高。

技术领域

本实用新型属于气相扩散系数测量技术领域，尤其涉及一种用于测量气相扩散系数的装置。

背景技术

扩散现象广泛存在于日常生活及化学工业、生物医药、建筑材料、食品行业等各个领域，当物系中存在浓度梯度，组分就会由高浓度区向低浓度区转移。扩散属于一种质量传递过程，而表征扩散快慢的一个重要参数就是扩散系数，它在工业中是一项十分重要的物性指标。根据菲克定律，扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，垂直通过单位面积所扩散的某物质的质量或摩尔数，其大小主要取决于扩散介质的种类及其温度和压力。快速准确地测定气体扩散系数对深入分析及控制物质传质具有重要的意义。

到目前为止，气体扩散系数的测量主要有气相色谱法、双容积法、斯蒂芬扩散管法、光干涉法和核磁共振法等。其中气相色谱法需要分析气体的组成，计算繁杂；双容积法需要在两个较大的容器内进行，由于两侧的水温及搅拌器震动频率的不同会使测量值偏离真值；光干涉法对实验设备要求较高；核磁共振法只适用于分子中至少有一种核磁矩与角动量均不为零的物质，且实验成本高。而斯蒂芬扩散管法无需分析浓度，测定过程中仅需记录液面下降的距离和时间的关系。

国内外文献中关于气体扩散系数方面的报道不是很多。中国专利CN102621039A在扩散管两端分别形成两个开环式或闭环式气流回路，采用双流气准静态法测量非放射性气体和放射性气体的扩散系数。中国专利CN106353223A在岩石样品容纳腔两侧形成两个扩散室来测定烃类气体的扩散系数。中国专利CN104568674A采用平衡管道连接两个压力容器以确保在测定气体扩散系数过程中测试岩心两端的气体压力一致，提高测量准确性，同时两个容器均连接气相色谱仪，通过浓度变化来分析气体扩散系数。中国专利CN104865164A基于扩散管法对实验装置进行了改进，将液体从扩散管底部注入，解决了从扩散管上部注入液体时对气体空间造成的对流扰动。但实验过程中对底部注液管线及阀门的密封性要求较高，否则会影响数据的准确性，同时液面下降距离的测定需用测高仪，实验投资大且操作不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于测量气相扩散系数的装置，解决了现有技术中测定气相扩散系数的方法复杂，实验精度低问题。本实用新型可以简单的测定气相扩散系数，实验精度高。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种用于测量气相扩散系数的装置，包括透明的恒温水浴缸，恒温水浴缸能够设定水浴温度，恒温水浴缸内设置有扩散管，扩散管包括相互连通的水平管和竖直管，竖直管设置在水平管的下方，竖直管上设置有高度刻度线；

还包括气源和转子流量计，气源和转子流量计依次通过进气管线与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线与大气连通。

更进一步地，本实用新型的特点还在于：

还包括加热搅拌控制器、温度传感器、加热盘管和电动搅拌器；温度传感器、加热盘管和电动搅拌器设置在恒温水浴缸内；

温度传感器用于检测恒温水浴缸的水浴温度；

加热搅拌控制器用于控制加热盘管以设定水浴温度对恒温水浴缸内的水进行加热，加热搅拌控制器还用于控制电动搅拌器以设定搅拌转速对恒温水浴缸内的水进行搅拌。

加热搅拌控制器、温度传感器、加热盘管和电动搅拌器集成于一体。