液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)學(xué)描述及實驗驗證.pdf

1、在傳遞現(xiàn)象的研究中，全息干涉法已被公認(rèn)為一種最直觀有效的方法。由于具有精度及靈敏度高、信息量大、無干擾、可進(jìn)行瞬態(tài)測量和整場觀察等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于流場中諸如速度、溫度、濃度和密度等的許多物性參數(shù)的定性或定量測量。液相分子擴(kuò)散系數(shù)是描述質(zhì)量傳遞的最重要的物性參數(shù)之一，由于缺乏精確的理論預(yù)測方法，迫切需要開發(fā)一種精密測試技術(shù)以滿足實際應(yīng)用和理論驗證的需要。 首先，理論上，查閱大量與液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)，認(rèn)真總結(jié)并比較前人實驗

2、方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，確定了使用數(shù)字全息激光干涉法測量液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。 其次，實驗上，在研究傳統(tǒng)光學(xué)實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并搭建了基于數(shù)字圖像全息干涉法測量液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的實驗系統(tǒng)；設(shè)計新型的擴(kuò)散槽系統(tǒng)，使得待測物質(zhì)的分界面更加清晰；在擴(kuò)散槽底部設(shè)計了錐形的整流柵，使用了新的注液方法，減小了注液時的擾動，提高了實驗精度；引入了循環(huán)水浴溫度控制系統(tǒng)，控溫精度在±0．1K，使實驗?zāi)軌蛟趪?yán)格的溫度要求下實現(xiàn)流體質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的測量。

3、本文以費(fèi)克第二定律為理論基礎(chǔ)，依據(jù)半無限厚板中擴(kuò)散過程的原理建立質(zhì)擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型，并在模型中采用激光全息干涉實驗方法所測得的干涉條紋最大值參數(shù)，獲得液液質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)數(shù)學(xué)描述。測得溫度為15℃時，濃度0．10mol·L-1的蔗糖溶液向水溶液中擴(kuò)散產(chǎn)生的干涉條紋極值，計算出蔗糖溶液液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)值，與文獻(xiàn)值比較，其誤差為3．67％，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．378，驗證了基于干涉條紋極大值點(diǎn)質(zhì)擴(kuò)散公式的準(zhǔn)確性。為化工工程上研究替代制冷劑急需的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的理