Дипломдық ЖҰмыс тақырыбы: «Әр түрлі қысымдағы сутегі қоспасының аммиакпен техникалық ылғалды газдарының диффузиясын өлшеу» 5B072300 «Техникалық физика»
Екіколбалық әдіспен газдың диффузия коэффициенттерін өлшеу әдістемесі
жүктеу/скачать 0,76 Mb.
|
Äèïëîìäû? Æ?ìûñ òà?ûðûáû «?ð ò?ðë³ ?ûñûìäà?û ñóòåã³ ?îñïàñûíû?
| 2.1 Екіколбалық әдіспен газдың диффузия коэффициенттерін өлшеу әдістемесі
Диффузия коэффициенттерін эксперименттік анықтау және газ қоспаларында әртүрлі араластыру режимдерімен бірге болатын құбылыстарды зерттеу үшін кеңінен қолданылады: екіколбалық құрылғы әдісі, Лошмидт әдісі және стационарлық ағынды әдіс. Диффузиядан кейін қарапайым газ қоспаларын талдау, әдетте, сәйкесінше интерферометрлер немесе хроматографтар көмегімен жасалады. Бұл мақалада диффузия коэффициенттерін өлшеудің жоғарыда аталған әдістерінен екі жақты диффузиялық құрылғы әдісіне басты назар аударылады. Бұл әдіс өзара диффузия (КВД), өздік диффузия, термодиффузия коэффициенттерін өлшеуде, параметрлердің кең аймағында (қысым, температура, концентрация) диффузиялық бароэффектіні зерттеуде, сондай-ақ көп компонентті диффузия мен термодиффузияны зерттеуде қолданылатын классикалық квазистационарлық әдіс. Алайда, екіфторлық әдіс бірқатар кемшіліктерге ие. Біріншіден, эксперименттердің едәуір ұзақтығы (жоғары қысым кезінде бірнеше күнге жетуі мүмкін), екіншіден, алынған диффузия коэффициенттерінің орташалануы (көлденең қимасы және диффузиялық жолдың ұзындығы бойынша), үшіншіден, әдістің есептік формуласын шығару кезінде енгізілген болжамдарға төтеп беру қажеттілігі (бұл болжамдар төменде талқыланады). Бұл әдісте газдардың көлденең қимасының ауданы S және ұзындығы L болатын көлемі V1 ыдыстан басқа V2-ге дейінгі капилляр (диффузиялық канал) бойымен қарама-қарсы бағытта диффузия процесі қарастырылады. Содан кейін компонент ағыны үшін мынаны жазуға болады: (47) уақыт бойынша концентрация айырмашылығының өзгеруі мына өрнекпен анықталады (48) (47) өрнегінен өрнегін (48) - ге ауыстыру арқылы мынаны аламыз (49) (49) өрнекті интегралдау арқылы өзара диффузия коэффициентінің өрнегін табамыз (50) мұндағы - уақыттың бастапқы және соңғы сәттеріндегі аппарат колбалары арасындағы концентрация айырмасы (моль үлестерінде); - диффузия уақыты. (50) формуласын шығару кезінде бірқатар жол берулер қабылданады: капиллярдағы квазистационарлық жағдайдың тез басталуы туралы, аспап колбаларындағы газ концентрациясының лезде теңестірілуі туралы, капилляр көлемі колбалардың көлемінен едәуір аз болуы тиіс, КВД концентрацияға тәуелді емес. Алайда, эксперимент жүргізу кезінде кейбір шектеулерді сақтау әрдайым мүмкін емес, сондықтан есептеу формуласына (50) түзетулер енгізу керек. Мысалы, бұл капиллярға қатысты, оның геометриялық ұзындығы диффузиялық кедергінің әсерінен оның тиімді мәніне ауыстырылады: Lэф=L+kd (51) мұндағы d – капилляр диаметрі ; – түзету коэффициенті. Айта кету керек, формула (50) табиғи түрде капиллярдың көлденең қимасы бойынша орташа қышқылды (орташа көлемді) есептеу жүйесі іске асырылған кезде диффузиялық газдардың идеалдылығы туралы болжамда алынған. Алайда, бірқатар жұмыстарда нақты газдар мен қоспалардағы диффузияны зерттеу үшін екіколбалық диффузиялық құрылғы әдісі қолданылды. Бұл жағдайда есептеу формуласын (50) оған компоненттердің сығылуын тиісті түрде енгізе отырып, аздап өзгертілуі керек болды. Көпкомпонентті газ қоспаларында Фиктің бірінші заңымен КВД ұқсастығы бойынша енгізілген эффективті диффузия коэффициенттерін (ЭДК) өлшеуді жүргізу кезінде және компоненттік қоспаның i-ші компонентінің ЭДК үшін есептеу формуласы (50)-дей болады. (52) мұндағы - диффузиялық капиллярдың ұштарындағы i-ші компоненттің концентрациясының айырмашылығы уақыттың бастапқы сәтінде және уақыт бойынша. Алдағы уақытта барлық пайымдаулар негізінен екілік газ қоспаларындағы диффузиялық процестермен шектелетін болады. Диффузияны екіколбалық әдіспен зерттеу жүргізілетін параметрлерге байланысты қолданылатын жабдыққа әртүрлі талаптар қойылады, атап айтқанда, жоғары қысымдағы эксперименттерге олар тым қатаң болады. Қондырғы схемасы 2-суретте көрсетілген. I - газдарды дайындау блогы; II- екіколбалық аппараты бар термостат. 1-10-крандар; 11 - мембраналық бөлгіштер; 12 - үлгілі манометрлер; 13 - тегістеу сыйымдылығы; 14 - төменгі колба; 15 - диффузиялық капилляр немесе капиллярлар блогы; 16 - жоғарғы колба; 17 – фтор қабатты таблетка; 18 - сояуыш; 19-бұрауыш 2 сурет. әдісті эксперименттік орнату схемасы. А, Б - газ баллондары 2-суреттен қондырғы екі негізгі бөліктен тұратындығын көруге болады. Біріншісі-газ дайындау блогы, ол цилиндрлерден аппараттың колбаларын бастапқы газдармен толтыруға арналған клапандар және талдау үшін газ сынамаларын алу тәжірибесі аяқталғаннан кейінгі жиынтығын қамтиды; арнайы жасалған мембраналық бөлгіштермен құрылғының колбаларындағы қысымды теңестіретін және қысымды бақылайтын манометрлер (0,4 дәлдік класының тиісті өлшеу шектері бар үлгілі манометрлер пайдаланылды). Мембраналық бөлгіштер айтарлықтай паразиттік сыйымдылықты қоспағанда, тиісті колбадан манометр қуысының жеткілікті үлкен көлемін бөліп тастады. Қондырғының екінші бөлігі-тікелей оның багында диффузиялық аппараты бар термостат. Барлық газ құбырлары ішкі диаметрі I мм болатын тот баспайтын болаттан жасалған капиллярлық түтіктермен жасалды, бұл паразиттік көлемді азайтуға мүмкіндік берді. 3-суретте көрсетілген диффузиялық аппарат X18H10T маркалы тот баспайтын болаттан жасалған және екі цилиндрлік камерадан тұрады, олар капиллярмен немесе капиллярлар жиынтығымен немесе ірі кеуекті бөлікпен байланысқан. Капилляр жоғарғы колбада штокта орналасқан фтор қабатты таблеткамен жабылған, ол тек тік бағытта алға қарай қозғала алады. Капиллярды ашу немесе жабу кезінде жабу құрылғысының конструкциясы аппарат колбаларының көлемін өзгертпеді Қажетті дәнекерлеу жұмыстары аргон-доғалық дәнекерлеу арқылы жүргізілді. жүктеу/скачать 0,76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|