[发明专利]一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置的测量方法

权利要求书

1.一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置的测量方法，其特征在于：

所述非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置包括扩散系统和温控系统，所述温控系统与所述扩散系统连接；

所述扩散系统包括气体气瓶、与所述气体气瓶连接的无油空气压缩机、与所述无油空气压缩机连接的气体缓冲瓶、与所述气体缓冲瓶连接的气体流量变送器和与所述气体流量变送器连接的管式玻璃扩散管，所述管式玻璃扩散管上连接有挥发性液体瓶；

所述温控系统包括恒温水浴箱、与所述恒温水浴箱连接的温水水箱和与所述温水水箱连接的循环水泵，所述循环水泵与所述恒温水浴箱连接；

利用上述非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置进行测定扩散系数，具体的工艺流程包括以下步骤：

（1）检查气密性：关闭所有阀门，打开管式玻璃扩散管入口处的进气阀门，通过无油气体压缩机注入一定压力空气，使得管式玻璃扩散管内部压力上升，读取压力传感器的示数，关闭无油气体压缩机并关闭气体进气阀门，经过一段时间后，如果压力传感器的示数保持不变则证明实验装置气密性良好；

（2）将扩散系统所有阀门关闭，并将此装置放置在水平桌面上，确保管式玻璃扩散管的竖直部分与桌面垂直，检查各个实验装置的电源开关，安全无误后开始实验测定；

（3）打开温水水箱的电源开关，将循环水加热到预定温度后开启循环水泵，将整个装置进行5分钟预热，待温度传感器示数稳定；

（4）打开两个进气阀，并开启无油空气压缩机，通过调节气体气瓶与无油空气压缩机之间的进气阀进气大小和无油空气压缩机的输出功率，将管式玻璃扩散管的水平通气管中的He气流量调节为0.2-0.3m³/h，打开截止阀和进出挥发性液体总管上的进出液阀，开启进出液泵将CH₃OH从管式玻璃扩散管的底部注入进去，当液面高度到达0刻度线处，立刻关闭进出液泵，同时关闭截止阀和进出挥发性液体总管上的进出液阀，开始计时；

（5）打开进出挥发性液体软管上的进出液阀，将进出挥发性液体软管深入管式玻璃扩散管内，开启进出液泵，将管内多余CH₃OH抽出，经一段时间τ之后，关闭两个进气阀和无油空气压缩机，打开截止阀，在大气压强的作用下，管式玻璃扩散管内两侧液面高度趋于相等，记录此时的刻度值z，根据设定温度T、时间τ及实验结束时刻度值z计算He-CH₃OH的分子扩散系数，其计算公式为：

式中，D_AB为分子扩散系数，cm²/s；R为摩尔气体常数，8.314kJ/(kmol·K)；T为热力学温度，K；ρ为液体密度，kg/m³；p为总压强，kPa；M为扩散物质的摩尔质量，kg/kmol；为扩散物质的饱和蒸汽压力，kPa；τ为扩散物质的蒸发时间，s；z为蒸发终了时的刻度值，cm；L为0刻度线到截止阀10的距离，cm；

（6）重复上述测定实验过程，获得多组实验数据后进行整理分析，测得He-CH₃OH混合体系气相相互扩散系数。

2.根据权利要求1所述的一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置的测量方法，其特征在于：所述管式玻璃扩散管的主体部分设置为U型结构，位于所述恒温水浴箱外的所述管式玻璃扩散管上设置有刻度线和截止阀，所述截止阀设置在所述刻度线的下方。

3.根据权利要求2所述的一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置的测量方法，其特征在于：所述管式玻璃扩散管的下方连接有进出挥发性液体总管，所述进出挥发性液体总管上连接有进出挥发性液体软管，所述进出挥发性液体软管的上端连接在位于所述恒温水浴箱外的所述管式玻璃扩散管上，所述进出挥发性液体软管和所述进出挥发性液体总管上均设置有进出液阀。

4.根据权利要求3所述的一种非常温非常压条件下气相组分相互扩散系数测量装置的测量方法，其特征在于：所述进出挥发性液体总管与所述挥发性液体瓶之间的软管上设置有进出液泵。