Диффузионная ячейка

Союз Советских ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 688869 Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 01.10.79 151) Ч Кл6 0 Х 13/00 Государственный комитет СССРпо делам изобретений и открытий(71) Заявитель Казахский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им, С. М. Кирова(54) ДИффУЗИОННАЯ ЯЧЕЙКА Изобретение относится к области физикии химии, в частности к измерительным устройствам, н предназначено для измерениякоэффициентов диффузии жидкостей н газов.5Для измерения коэффициентов диффузии часто применяются диффузионные ячейки, содержащие пористую пластину, разделяюцую диффундирующис всшества. Особенно широкое распространение полу- Очили диффузионные ячейки с пористыми пластинами в методах измерениякоэффициентов диффузии жидкостей.Известна диффузионная ячейка для определения коэффициентов диффузии электролитов, состоящая из стеклянной камеры спарой электродов для измерения электрического сопротивления раствора. Термостатируюшая рубашка большого объема наполняется дистиллированной водой и служит 20верхним отделением диафрагменной ячейки,которое отделено от нижнего, содержащегоисследуемый раствор, пористым фильтром,Для выравнивания концентрации по обестороны от фильтра используется магнитная 25мешалка,Недостатком известной ячейки являетсянеобходимость предварительной эталони.ровкн ячейки, т. е. определение ее геометри.чсской постоянной по бинарной системе с З 0 известными коэффициентами взаимнойдиффузии,Следовательно, метод измерения является относительным.Наиболее близким техническим решением является днффузшгнная ячейка стационарного метода. Она состоит нз двухнапорных сосудов, диффузионной ячейки,представляюшей собой двс полости, разделенные пористой перегородкой, и двух приемников, При медленном подъеме напорныхсосудов (со скоростью 3 л,н/ч) раствор ирастворнтсль нз них перетекают в полостидиффузионной ячейки, и далее в приемники,Диффузионный поток находится по скорости,потока жидкости н концентрации на выходе из нижней ячейки.Описанное устройство обладает следую.шими недостатками,Как и в вышеописанном устройстве, требуется предварительная тарнровка ячсйкн,т. е, метод измерения коэффициентов диффузии в данном случае является относительным. Нельзя абсолютно строго утверждать, что объемные потоки первого и второго компонентов через диафрагму равны между собой, т. е. осуществляется именно взаимная диффузия.688869 50 55 Таким образом рдЛ, -ВСВ,С,Целью изобретения является измерение абсолютных значений коэффициента диффу.- зии. Для этого на выходе трубопроводов установлены дополнительные гидродинамические сопротивления.Схема диффузионной ячейка ггоказана на чертеже.Диффузионная ячейка представляет собой два плоских трубопровода - верхний 1 и нижний 2, соединенных каналом 3. К выходам трубопроводов 1 и 2 присоединены даполнительные гидродинамические сопротивления 4 и 5.Диффузионная ячейка работает следующим образом. На вход верхнего 1 и нижнего 2 трубопроводов подаются при помощи специального устройства (на чертеже не показано) негпульсирующие потоки исследуемых жидкостей. Диффузия их осуществляется через соединительный канал 3. Зная объемные скорости и концентрации каждого компонента на выходах из трубопроводов, по первому закону Фика рассчитывают коэффи- ЦИЕНТЫ ДИффУЗИИ. Ослабление влияния нестабильности внешних условий обеспечивается тем, что возникающая вследствие этой нестабильности разность давлений почти полностью гасится дополнительными сопротивлениями 4 и 5. Из чертежа видно, что разность давленийна концах диффузионного пути, т, е. междуточками А и Аь равна Рдд, = (рдв + РВС) - Орд,в, + рв,с, ) Так как гидродинамическое сопротивление трубопроводов 1 и 2 значительно меньше, чем присоединенных дополнительных сопротивлений, то перепад давления на этих сопротивлениях 4 и 5 будет во много раз больше перепада давления на трубопроводах 1 и 2 на участках АВ и А,В, соответственно, т, е,15 20 25 Зо 35 40 45 т. е. разность давлений на концах диффузионного пути определяется соотношением между величинами дополнительных гидро- динамических сопротивлений 4 и 5,Чтобы предотвратить свободное перетекание жидкости из верхнего трубопровода 1 ячейки в нижний 2, на выходах из трубопроводов помещаются сосуды постоянного уровня (СПУ) (на чертежах не указаны). При достаточно большом различии между гидродинамическими сопротивлениям 4 и 5 будет заметной и разность высот между СПУ, при которой входные и выходные скорости в каждом из трубопроводов ячейки будут равными между собой, т. е. когда в ячейке будет осуществляться взаимная диффузия. Плавно меняя перепад высот между СПУ, можно задавать любое соотношение между диффузионной и конвективной составляющими переноса, т. е, проводить измерения в различных системах отсчета,На диффузионной ячейке проточного метода с соединительными каналами в виде щелевых капилляров был измерен коэффициент взаимной диффузии бинарной системы вода - водный раствор этиленогликоля с концентрацией О,О 67 объемных долей этиленгликоля при температуре опыта 22 С.Полученные результаты в пределах ошибки эксперимента совпадают с табличными данньгми и с результатами, полученными относительно методом на ячейке с пористой перегородкой.Дополнительные гидродинамические сопротивления 4 и 5 дают возможность в диффузионной ячейке использовать любые типы соединительных каналов, в том числе и правильной геометрической формы (щелевые или круглые капилляры), что делает стационарной метод измерения коэффициентов диффузии абсолютным. Кроме того, возможность задавать любые соотношения между диффузионной и гидродинамической составляющими переноса существенно расширяет класс решаемых задач. Формула изобретения Диффузионная ячейка, включающая два трубопровода, соединенных между собой каналом, отличающаяся тем, что, с целью измерения абсолютных значений коэффициента диффузиии, на выходе трубопроводов установлены гидродинамические сопротивления,Коляда Редакто Корректор С, фай Тин. Харьк, фил. пред. Патент Заказ НПО 57/1075 Изд.540Поиск Государственного комитета СС113035, Москва, Ж, Рау Тираж 1090 Поди псно по делам изобретений н открытн кая наб., д. 4/5