为了正常的体验网站,请在浏览器设置里面开启Javascript功能!

扩散系数计算

2017-09-19 5页 doc 165KB 213阅读

用户头像

is_569018

暂无简介

举报
扩散系数计算7.2.2扩散系数   费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、 气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为。通常对于二元气体A、B的相互扩散,A在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即。 表7-1给出了某些二元气体在常压下()的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller)等提出的公式:     (7-19) 式中,-A、B二元气体的扩散系数,; -气体的总压,...
扩散系数计算
7.2.2扩散系数   费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、 气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为。通常对于二元气体A、B的相互扩散,A在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即。 表7-1给出了某些二元气体在常压下()的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller)等提出的公式:     (7-19) 式中,-A、B二元气体的扩散系数,; -气体的总压,; -气体的温度,K; 、-组分A、B的摩尔质量,; 、-组分A、B分子扩散体积,。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到,某些简单物质则在表7-2种直接列出。 表7-1 某些二元气体在常压下()的扩散系数 系统 温度/K 扩散系数/(10-5m2/s) 系统 温度/K 扩散系数/(10-5m2/s) H2-空气 273 6.11 甲醇-空气 273 1.32 He-空气 317 7.56 乙醇-空气 273 1.02 O2-空气 273 1.78 正丁醇-空气 273 0.703 Cl2-空气 273 1.24 苯-空气 298 0.962 H2O-空气 273 2.20 甲醇-空气 298 0.844   298 2.56 H2-CO 273 6.51   332 3.05 H2-CO2 273 5.50 NH3-空气 273 1.98 H2-N2 273 6.89 CO2-空气 273 1.38   294 7.63   298 1.64 H2-NH3 298 7.83 SO2-空气 293 1.22 He-Ar 298 7.29   表7-2 原子扩散体积和分子扩散体积 原子扩散体积 v/(cm3/mol) 分子扩散体积 Σv/( cm3/mol) 原子扩散体积 v/(cm3/mol) 分子扩散体积 Σv/( cm3/mol) C            15.9 He            2.67 S            22.9 CO          18.0 H            2.31 Ne            5.98   CO2          26.9 O            6.11 Ar            16.2   N2O          35.9 N            4.54 Kr            24.5   NH3          20.7 芳香族环      -18.3 Xe            32.7   H2O          13.1 杂环          -18.3 H2            6.12   SF6          71.3 F            14.7 D2           6.84   Cl2            38.4 CL            21.0 N2            18.5   Br2            69.0 Br            21.9 O2            16.3   SO2          41.8 I              29.8 空气     19.7     注:已列出分子扩散体积的,以后者为准。   式7-19的相对误差一般小于10%。 二、 液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得多,其量级为。表7-3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 表7-3 溶质在液体溶剂中的扩散系数(溶质浓度很低) 溶质 溶剂 温度/K 扩散系数/(10-9m2/s) 溶质 溶剂 温度/K 扩散系数/(10-9m2/s) NH3 水 285 1.64 乙酸 水 298 1.26     288 1.77 丙酸 水 298 1.01 O2 水 291 1.98 HCl(9kmol/m3) 水 283 3.30     298 2.41 (2.5kmol/m3)   283 2.50 CO2 水 298 2.00 苯甲酸 水 298 1.21 H2 水 298 4.80 丙酮 水 298 1.28 甲醇 水 288 1.26 乙酸 苯 298 2.09 乙醇 水 283 0.84 尿素 乙醇 285 0.54     298 1.24 水 乙醇 298 1.13 正丙醇 水 288 0.87 KCl 水 298 1.87 甲酸 水 298 1.52 KCl 1,2-乙二醇 298 0.119 乙酸 水 283 0.769           对于很稀的非电解质溶液(溶质A+溶剂B),其扩散系数常用Wilke-Chang公式估算:      (7-21) 式中,-溶质A在溶剂B中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),;    -溶液的温度,K;  -溶剂B的粘度,; -溶剂B的摩尔质量,; -溶剂的缔合参数,具体值为:水2.6;甲醇1.9;乙醇1.5;苯、乙醚等不缔合的溶剂为1.0; -溶质A在正常沸点下的分子体积,,由正常沸点下的液体密度来计算。若缺乏此密度数据,则可采用Tyn-Calus方法估算:,其中为物质的临界体积(属于基本物性),单位为,见表7-4。 表7-4 常见物质的临界体积VC     物    质     VC /(cm3/mol)   物    质     VC /(cm3/mol) 物    质     VC /(cm3/mol) 甲烷    CH4 99.2 氯仿  CHC13   238.9 氨      NH3   72.5 乙烷    C2H6 148.3   甲醇  CH40   118 氮气      N2   89.8 丙烷    C3H8 203   乙醇  C2H60   167.1 一氧化氮  NO   57.7 正丁烷  C4H10 255 正丙醇 C3H80   219 二氧化氮 NO2   167.8 正己烷  C6H14 370 异丙醇 C3H80   220 氧化二氮 N2O   97.4 乙烯    C2H4 130.4 丙酮    C3H60   209 二氧化硫 S02   122.2 丙烯    C3H6 181 甲乙酮 C4H8O   267 三氧化硫 SO3   127.3 氯乙烯C2H3C1 169 乙酸  C2H4O   171 氯化氢  HC1   80.9 乙炔    C2H2 112.7 乙酸乙酯C4H80   286 氢气      H2   65.1 笨      C6H6 259 氯        C14   123.8 硫化氢    H2S   98.6 甲苯    C7H8 316 溴        Br2   127.2 一氧化碳  CO      93.2 氯苯  C6H5C1 308 碘          I2   155 二氧化碳 CO2   93.9 环己烷  C6H12 308 氧气      02   73.4 二硫化碳 CS2   160 四氯化碳 CCl4 275.9 臭氧      03   88.9 水      H2O   57.1 从(7-21)可见,溶质A在溶剂B中的扩散系数与溶质B在溶质A中的扩散系数不相等,这一点与气体扩散系数的特性明显不同,需引起注意。 对给定的系统,可由温度下的扩散系数推算下的(要求和相差不大),如下:     (7-22) 三、 生物物质的扩散系数 表7-5给出了一些生物溶质在水溶液中的扩散系数。 表7—5    生物溶质在水溶液中的扩散系数     溶 质 温度/0C   扩散系数(m2/s)   摩尔质量/(kg/kmol) 尿素 20     1.20×10-9           60.1   25       1.348×10-9             甘油 20       0.825×10-9           92.1  甘氨酸 25     1.055×10-9           75.1    辛酸钠 25     8.75×10-10           166.2      牛血清清蛋白 25     6.81×10-11         67500 尿素酶 25     4.01×10-11         482700   20     3.46×10-11   大豆蛋白 20     2.91×10-11         361800 脂(肪)氧合酶 20     5.29×10-11         97400 人血纤维蛋白原 20     1.98×10-11         339700 人血清清蛋白 20     5.93×10-11         72300 γ-球蛋白(人) 20     4.00×10-11         153100 肌酸酐 37     1.08×10-9           113.1 蔗糖 37     0.697×10-9           342.3   20     0.460×10-9   对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算,当溶质相对于分子质量小于1000或其分子体积小于500时,可用式(7-21);否则,宜用式(7-23)(Polson方法),    (7-23) 其中,-镕基的粘度,; -生物溶质的摩尔质量。 四、 四、固体中的扩散系数 表7-6给出了某些物质在固体中的扩散系数。对于气体在固体中的扩散,一般是用渗透率(permeability)来代替扩散系数D,两者间的关系为     (7-24) 其中,S为气体溶质A在固相中的溶解度,,单位为溶质(状态)/(固体.atm)。 表7—6  固体中的扩散系数和渗透率 溶质A     固体B   T/K DAB/(m2/s) 溶解度S* 渗透率Pm** H2   硫化橡胶   298 0.85×10-9     0.040 0.32×10-10 O2     298 0.21×10-9     0.070 0.152×10-10 N2     298 0.15×10-9     0.035 0.054×10-10 CO2 硫化氯丁橡胶   290 0.11×10-9     0.90 1.01×10-10       300 0.180×10-9     0.051   H2 聚乙烯   298   6.53×10-12 O2     303   4.17×10-12 N2     303   1.52×10-12 O2 尼龙   303     0.029×10-12 N2     303     0.0152×10-12 H2O 蜡   306   0.16×10-10 H2 Fe   293 2.59×10-13     Al Cu   293 1.3×10-34     * S的单位:m3溶质(标准状态)/(m3固体•atm); ** PM的单位:m3溶质(标准状态)/(s•m2•atm/m)。
/
本文档为【扩散系数计算】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。 本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。 网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。

历史搜索

    清空历史搜索