[发明专利]双流气准静态法测量气体扩散系数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量气体扩散系数的方法，特别是一种采用双流气准静态法测量气体扩散系数的方法。

背景技术

目前测量气体扩散系数的方法有：Loschmidt cell、stefan管和双容积法等测量方法。Loschmidt cell系统结构复杂；stefan管只能对液体气化后的气体的扩散系数进行测量；双容积法需要在两个较大容器内设置搅拌器，搅拌作用使得容器中气体浓度保持均匀，在容器中引入搅拌器将会由于搅拌器工作频率及其差别而导致腔内气体发生振动，搅拌器长时间工作的热积累必然导致两容器内温度的差异从而使测量值偏离真值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种采用双流气准静态法测量气体扩散系数的方法，该方法解决了传统测量气体扩散系数方法的不足，得到较准确的测量结果。

本发明的技术方案是：一种采用双流气准静态法测量气体扩散系数的方法，它包括非放射性气体扩散系数的测量和放射性气体扩散系数的测量，测量时采用扩散管用于气体扩散，扩散管的长度为L，扩散管的两端气压相等，在扩散管的两端分别形成闭环式或开环式第一气流回路A和闭环式或开环式第二气流回路B。

所述的第一气流回路A包括第一气流管，第一气流管安装在扩散管的一端，在第一气流管的两端通过管道依次串接有第一气泵、气体罐或放射性气源及第一气体浓度测量装置，组成闭环式第一气流回路A，保证该回路中的气体浓度恒定。所述的开环式第一气流回路A是将第一气流回路A中的第一气泵与放射性气源断开，组成开环式第一气流回路A，同样能够保证该回路中的气体浓度恒定。

所述的第二气流回路B包括第二气流管，第二气流管安装在扩散管的另一端，第二气流管两端的进出气口与扩散管的端口部位形成气体混合腔，气体混合腔的体积为V，在第二气流管的两端通过管道依次串接有第二气泵和第二气体浓度测量装置，组成闭环式第二气流回路，用于测量扩散后的气体浓度。所述的开环式第二气流回路B是将第二气流回路B中的第二气体浓度测量装置与第二气流管的另一端断开，组成开环式第二气流回路B，同样能够测量扩散后的气体浓度。

所述的气体混合腔还可以设有一个搅拌装置，通过搅拌装置的搅拌，使气体混合腔内的气体混合的更均匀。

双流气准静态法测量气体扩散系数包括非放射性气体扩散系数的测量和放射性气体扩散系数的测量，其具体测量方法如下：

一、非放射性气体扩散系数的测量，在扩散管一端的闭环式第一气流回路A中采用一个大体积的气体罐，气体罐内的气体通过第一气泵、管道和第一气体浓度测量装置与第一气流管的两端相连。在第一气泵的作用下，气体在第一气流回路A中循环，由于气体罐体积足够大，在扩散过程中，闭环式第一气流回路A中的气体浓度认为不变，看做浓度恒定的扩散源。在扩散管另一端的开环式第二气流回路B中，通过第二气泵和第二气体浓度测量装置测量扩散过来的气体的浓度。

由于在扩散管的闭环式第一气流回路A中建立了恒定的气体浓度C₁，闭环式第一气流回路A中的气体通过长度为L的扩散管进入开环式第二气流回路B中，开环式第二气流回路B中测量点的气体浓度为C₂，第一气泵和第二气泵的流率较低，使得闭环式第一气流回路A和开环式第二气流回路B中气体的流态为层流，认为是准静态。

在扩散管内根据扩散方程有：

dCdt=kd2Cdx2---(1)]]>

式中：C为扩散管内的气体浓度，x为扩散管内的位置，k为扩散系数，当扩散作用稳定后有根据斐克定律有：