一种用于测量气相扩散系数的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术可以简单的测定气相扩散系数，实验精度高。

A device for measuring gaseous diffusivity

The utility model discloses a device for measuring gas phase diffusion coefficient, which comprises a transparent constant temperature water bath, a constant temperature water bath can set the temperature of the water bath, and a diffusion tube is arranged in the constant temperature water bath. The diffusion tube comprises a connected horizontal pipe and a vertical pipe. The vertical pipe is arranged under the horizontal pipe, and the vertical pipe is arranged on the vertical pipe. There is a high scale line. It also includes gas source and rotor flowmeter. The rotor flowmeter is fixed on the outer wall of the constant temperature water bath. The air source and the rotor flowmeter are connected with one end of the horizontal pipe through the intake pipeline in turn, and the other end of the horizontal pipe is connected with the atmosphere through the outlet pipeline. The method of measuring gaseous diffusivity in existing technology is complicated and the experimental accuracy is low. The utility model can simply measure gas diffusion coefficient and has high experimental precision.

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量气相扩散系数的装置
本技术属于气相扩散系数测量
，尤其涉及一种用于测量气相扩散系数的装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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，本技术采用如下技术方案：本技术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，本技术的特点还在于：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。恒温水浴缸内设置有可拆固定支架，可拆固定支架包括相互连接的竖杆和横杆，竖杆的底部与恒温水浴缸的底部螺纹连接；扩散管固定在可拆固定支架上。恒温水浴缸的外部设有上水平滑轨和下水平滑轨，上水平滑轨和下水平滑轨之间设置有竖直导轨，竖直导轨能够在上水平滑轨和下水平滑轨之间左右移动；竖直导轨内设有用于观察竖直管液面刻度的放大镜，放大镜能够在导轨内上下移动并固定。扩散管为Stefan扩散管；竖直管设置在水平管的中部，水平管和竖直管的内径为1cm-2cm，水平管的长度为20cm-40cm，竖直管的长度为15cm-30cm。高度刻度线设置在竖直管的外壁上，高度刻度线以竖直管管口为零刻度线，高度刻度线的精度为1mm。气源和转子流量计之间设置有稳流阀；恒温水浴缸的底部设置有排水口；气源为气体钢瓶或空气压缩机。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术提供了一种用于测量气相扩散系数的装置，通过在扩散管的竖直管上设置高度刻度线，通过向竖直管内装入待测挥发性液体，通过向水平管内通入空气或其他气体，测定过程中只需记录液面下降的距离和时间的关系，便可快速计算出挥发性液体在空气或其他气体中的扩散系数。本技术结构简单，测试简单，操作方便。进一步地，本技术将温度传感器、电动搅拌器和加热盘管一起连接到加热搅拌控制器上，可以很好的控制整个实验过程在恒温条件下进行，实验中扩散管置于恒温水浴中，提高了测量的精准度。进一步地，本技术的扩散管通过可拆固定支架固定，保证试验中竖直管的竖直，同时避免了来自搅拌器对扩散管的扰动。实验中通过可拆固定支架将扩散管调整固定于外置放大镜一倍焦距内，直接通过放大镜观察液面刻度，准确且快捷。进一步地，本技术的扩散管外部直接以竖直管管口作为0刻度标记高度刻度线，可直接读取高度，免去了通过测高仪测量后再换算的繁冗步骤，简单快捷。附图说明图1为本技术提供的一种用于测量气相扩散系数的装置的整体结构示意图。图中：1、排水口；2、温度传感器；3、加热盘管；4、电动搅拌器；5、加热搅拌控制器；6、扩散管；7、上水平滑轨；8、横杆；9、放大镜；10、试管夹；11、持夹；13、可拆固定支架；14、竖直导轨；15、下水平滑轨；16、气源；17、稳流阀；18、转子流量计；19、进气管线；20、恒温水浴缸；21、出气管线。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：参见图1，本技术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20，恒温水浴缸20能够设定水浴温度，恒温水浴缸20内设置有扩散管6，扩散管6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16和转子流量计18，转子流量计18固定于恒温水浴缸20外壁。气源16和转子流量计18依次通过进气管线19与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线21与大气连通。本技术还包括加热搅拌控制器5、温度传感器2、加热盘管3和电动搅拌器4；温度传感器2、加热盘管3和电动搅拌器4设置在恒温水浴缸20内；温度传感器2用于检测恒温水浴缸20的水浴温度；加热搅拌控制器5用于控制加热盘管3以设定水浴温度对恒温水浴缸20内的水进行加热，加热搅拌控制器5还用于控制电动搅拌器4以设定搅拌转速对恒温水浴缸20内的水进行搅拌。具体地，加热搅拌控制器5、温度传感器2、加热盘管3和电动搅拌器4集成于一体，通过支架固定于恒温水浴缸20上，水浴温度和搅拌器转速可在加热搅拌控制器5上设定，温度波动±0.3℃。优选地，在本技术中，恒温水浴缸20内设置有可拆固定支架13，可拆固定支架13包括竖杆和横杆8，竖杆和横杆8之间通过持夹11连接，竖杆的底部与恒温水浴缸20的底部螺纹连接，具体地可拆固定支架13通过螺纹和恒温水浴缸20底部的开孔连接。可拆固定支架13用于调整和固定扩散管6，保证试验中装液的竖直管保持竖直状态，垂直于地面，减小实验误差。同时避免了来自电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量气相扩散系数的装置，其特征在于，包括透明的恒温水浴缸(20)，恒温水浴缸(20)能够设定水浴温度，恒温水浴缸(20)内设置有扩散管(6)，扩散管(6)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(16)和转子流量计(18)，气源(16)和转子流量计(18)依次通过进气管线(19)与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线(21)与大气连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量气相扩散系数的装置，其特征在于，包括透明的恒温水浴缸(20)，恒温水浴缸(20)能够设定水浴温度，恒温水浴缸(20)内设置有扩散管(6)，扩散管(6)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(16)和转子流量计(18)，气源(16)和转子流量计(18)依次通过进气管线(19)与水平管的一端连接，水平管的另一端通过出气管线(21)与大气连通。2.根据权利要求1所述的用于测量气相扩散系数的装置，其特征在于，还包括加热搅拌控制器(5)、温度传感器(2)、加热盘管(3)和电动搅拌器(4)；温度传感器(2)、加热盘管(3)和电动搅拌器(4)设置在恒温水浴缸(20)内；温度传感器(2)用于检测恒温水浴缸(20)的水浴温度；加热搅拌控制器(5)用于控制加热盘管(3)以设定水浴温度对恒温水浴缸(20)内的水进行加热，加热搅拌控制器(5)还用于控制电动搅拌器(4)以设定搅拌转速对恒温水浴缸(20)内的水进行搅拌。3.根据权利要求2所述的用于测量气相扩散系数的装置，其特征在于，加热搅拌控制器(5)、温度传感器(2)、加热盘管(3)和电动搅拌器(4)集成于一体。4.根据权利要求1所述的用于测量气相扩散系数的装置，其特征在于，恒温水浴缸(20)内设置有可拆固定支架(13)，可拆固定支架(13)包括相互连接的竖杆和横杆(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：严彪，李红亚，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：新型
国别省市：陕西,61