一种计算扩散系数的有效方法

依据液－ 固扩散过程的机理建立浸取过程的数学模型。利用实验数据应用参数估值方法对该模型中的参数进行估值,并介绍了一种计算扩散系数的有效方法,通过实验证明：把等温过程得到的数据与根据模型预测的数据相比较,可 以发现干菌 体的浸取过 程可以被描 述为适用于 费克定律的 扩散过程;数模的精度取决于消除外扩散影响程度的大小;同时还得出在 不同温度下求得扩散系数 与温度的关系。文献报道的溶质在固体中的扩散系数一般为１０ － ９ ～１０ － １４ ｍ ２／ｓ ,经本实验求出的扩散系数值在此范围内。采用本方法得到的扩散系数 与温度符合 阿仑尼乌斯 方程,该模型 与传统方法 比较具有实 验参数少、规律性好及计算简单等优点。验证结果表明：采用建立模型计 算所得扩散系数与实验结 果的平均相对误差为±４ ．３ ％     

焦化苯中噻吩在改性ZSM—5分子筛上吸附动力学研究

本文系统地 用改性ZSM－5分子筛吸附脱除焦化苯中噻吩过程动力学，测定了池式吸附曲线，提出了可以较好地描述苯－噻吩－ZSM－5吸附体系的动力学模型，模型中考虑了大孔扩散，表面扩散和吸附一反应阻力等吸附过程，并通过实验数据求得了大孔扩散系数，表面扩散系和吸附速度常数等吸附动力学参数与温度的关系，在该吸附过程中，大孔扩散，表面扩散和吸附反应过程都起着重要作用。     

多孔介质中有效孔扩散系数的试验测量

提出了通过实时测量扩散过程中多孔介质浮重变化,直接测定有效扩散系数的方法.首先建立了联系有效扩散系数和试件浮重变化的数学模型,并求出了该模型的解析解;利用非线性超定方程组优化求解的方法,结合问题的解析解和实测数据,反求出模型中的参数,有效扩散系数和边界层传质系数.用上述参数预测的试件浮重变化与实测浮重变化相差很小.表明该方法的实用性和可靠性.     

二氧化碳在水中扩散系数的实验测定和计算

当二氧化碳注入海底后,液体二氧化碳或者二氧化碳水合物能否稳定存在,其中重要的参数之一就是不同情况下二氧化碳在液体中的扩散系数。在水温4～30℃,压力为1MPa下,用自制的实验设备测量了二氧化碳的扩散系数。结果表明,在高压条件下,扩散系数是一个与浓度有关的量。根据短时间内扩散量与时间平方根之间存在着线性关系,引入不定函数描述与浓度有关的扩散过程,得到了二氧化碳-水体系与浓度相关的扩散系数的数据,并拟合得到了所研究情况下二氧化碳的扩散系数与温度、浓度等因素之间的计算式。     

微观尺度下生物再生剂?沥青的融合扩散特性

运用分子动力学方法构建生物再生剂?沥青模型,通过微观模拟探究再生剂?沥青的融合扩散行为. 首先采用FTIR试验结合SARA模型确定老化前后的12种沥青分子结构,选用动物废弃物生物再生剂的主要成分类固醇和羧酸,建立沥青?再生剂的扩散体系分子动力学模型. 采用密度、相容性指标验证分子动力学模型的可靠性,分析不同温度、老化状态下生物再生剂在基质沥青与老化沥青中的融合扩散行为. 结果表明:生物再生剂在老化沥青中的扩散系数高于在基质沥青中的扩散系数;在相同温度下类固醇的扩散性能优于羧酸;两种生物再生剂的扩散系数随着温度升高而升高,高温条件下体系动能更大,使体系分子更容易摆脱分子力的约束.     

污染物横向扩散在变态模型与河流中的相似性

鉴于天然明渠与实验水槽中的横向无量纲扩散系数不一致的情况,探讨了变态模型实验中污染物扩散的相似规律。根据水中污染物质输移扩散方程式导出了污染物质在变态模型实验中污染物扩散所需要遵循的相似准则：无量纲横向扩散系数在变态模型与原型中的转换关系式与模型的变化有关,αyp=αym·λl/λh,即与垂向比尺成反比,与水平比尺成正比。通过对某河段原型与模型实验数据的分析表明,所得结论可以用于指导水中污染物在二维横向扩散状况下的变态模型实验。     

煤粒瓦斯解吸扩散规律实验

进行了不同粒径煤样、不同温度和不同吸附平衡压力条件下的等温吸附-解吸实验.通过对解吸实验前600s实验数据的甲烷解吸率和槡t线性拟合,并结合计算得到了煤粒甲烷的初始有效扩散系数和扩散动力学参数.结果表明:吸附平衡压力越大,初始有效扩散系数越大,瓦斯解吸率越大;温度越高,初始有效扩散系数和扩散动力学参数也越大;煤样的粒径愈大初始有效扩散系数愈大,而动力学扩散参数越小,相同解吸时间内的甲烷解吸率越小.通过Arrhenius方程得到了甲烷解吸扩散活化能的表达式,通过处理数据得到1#和3#煤样的解吸扩散活化能分别为14.38kJ/mol和9.99kJ/mol.     

煤屑瓦斯扩散系数时间响应规律研究

为探讨煤屑瓦斯扩散系数随时间变化的响应规律,选取典型煤样进行煤屑瓦斯解吸扩散实验,建立了扩散系数随时间变化的球形煤屑瓦斯扩散微分方程,通过变量代换方法将得到的微分方程转化为经典的扩散方程,并运用分离变量法得到了煤屑时变扩散系数的理论解;基于扩散规律理论解对煤屑瓦斯解吸实验实测解吸数据进行分析,利用Matlab软件编制程序进行解算,得出瓦斯扩散系数的时间响应规律。研究结果表明:煤屑瓦斯等效扩散系数随时间响应规律符合幂函数关系,采用瓦斯扩散系数时间响应模型比经典瓦斯扩散模型和煤屑瓦斯扩散实验吻合度更高;煤屑瓦斯扩散系数时间响应模型描述煤层的瓦斯运移过程更合理、更准确。     

修正的氯离子在混凝土中的扩散模型及其工程应用

通过参数定义对Fick定律的假定进行修正,推导氯离子在混凝土中扩散的多因素修正模型,综合考虑氯离子扩散系数的时随效应、混凝土的氯离子结合能力和混凝土自身缺陷对扩散过程的影响.经分析试算,给出模型中参数的取值.利用修正的扩散模型,推导定值法、基于概率性能和基于时变可靠度的混凝土结构工作寿命预测方法,并采用上述方法对一在建的实际工程进行寿命预测.结果表明,基于时变可靠度的预测方法不仅可以考虑氯离子扩散系数及混凝土保护层厚度的随机特性,而且可以方便地考虑环境变量的随机特性,通过调整目标可靠度得到的预测结果与定值法和基于概率性能的预测方法的结果相吻合.     

混凝土中气体扩散系数的计算模型

混凝土中的气体扩散系数是研究混凝土碳化与钢筋锈蚀的重要参数.从气体扩散机理出发,深入分析了气体在混凝土中扩散的影响因素.在评述已有扩散系数计算公式基础上,提出了以混凝土抗压强度为主要参数,并考虑环境温湿度、混凝土的应力状态与水平等综合影响的气体有效扩散系数计算模型,利用已有的试验结果确定了模型参数,为科学预测混凝土碳化速度与钢筋锈蚀速率奠定了基础.     

孔隙气体在煤层中扩散的机理

分析了孔隙气体在煤体中的扩散模式和微观机理,得出在煤体中存在菲克型扩散、诺森扩散、过渡型扩散、表面扩散和晶体扩散几种扩散模式,并分析了抽放时瓦斯气体在煤层中的运移过程及其在煤微孔隙中的扩散过程,根据分子运动论,从微观上讨论了压强和温度对甲烷分子平衡自由程的影响规律,并解释了升高压强和温度增强甲烷气体在煤层微孔隙中扩散能力的机理,分析了前人测定的不同压力下瓦期在煤体中的扩散系数与分子平均自由程之间的关系,表明孔隙气体在煤微孔隙中扩散的宏观参数从根本上来看是由于分子微观参数的改变引起的。     

基于动态扩散系数的煤粒瓦斯扩散模型

为准确地描述瓦斯在煤粒中的扩散全过程,本文根据气体在不同尺寸孔隙中的扩散特性,导出随孔隙尺寸和孔隙压力变化的动态扩散系数,并将其作为变量代入到单一孔径扩散模型中;随后根据孔隙的分形特性,将单一孔径毛细管内的扩散推广至宏观球形煤粒内的扩散,并通过煤粒解吸实验和压汞实验对模型进行验证.结果表明:无论是在扩散前期还是后期,所建立模型的计算结果,都能与实验数据吻合.新模型将扩散系数视为与气体流态相关的变量,与经典单孔隙扩散模型和双孔隙模型相比有较大的优势,且涵盖了经典单孔隙扩散模型、双孔隙模型以及三孔隙模型,并将其推广到多孔隙模型.     

硅酸盐水泥水化动力学简化模型

为了更加清晰地阐明水灰比对硅酸盐水泥水化进程的影响,分析了硅酸盐水泥的水化动力学模型(Tomosawa模型,T模型),并将其简化为由传质过程、相界面反应和扩散过程所组成的简化T模型．结合化学结合水法测定水化程度,应用T模型及简化T模型对两种不同水灰比水泥浆体的水化动力学进行研究．结果表明:水泥水化动力学模型中的参数受水灰比的影响各异,其中与传质过程相关的参数几乎不受水灰比的影响;与相界面反应相关的参数受水灰比的影响较小;而与扩散系数相关的参数受水灰比影响显著．简化T模型可以较好地分段模拟水化速率随水化程度变化的总体趋势,且该趋势不受水灰比影响,但是相界面反应控制向扩散过程控制转变时的临界水化程度受到水灰比的影响,且随水灰比增加,临界水化程度增大．     

重油在催化剂中的有效扩散系数及扩散受阻因子

通过对大港减压渣油超临界萃取（SFEF）窄馏分在FCC催化剂与SiO2模型催化剂中有效扩散系数的研究,得到了催化剂孔径对有效扩散系数的影响和催化剂的扩散受阻因子。结果表明,SFEF窄馏分在FCC催化剂中的扩散受阻因子均小于1,为受限扩散,在大孔FCC催化剂中的扩散受阻因子是参比催化剂中的2～3倍。当扩散分子直径小于1．8nm时,SFEF窄馏分在孔径大于5．6nm的SiO2模型催化剂中的扩散受阻因子均大于1;当扩散分子直径大于1．8nm时,SFEF窄馏分在孔径为5．6～7．9nm的模型催化剂中的扩散为受限扩散。SiO2模型催化剂的曲折因子为2．87,在经验值范围内。当平均孔径相近时,SFEF窄馏分在模型催化剂中的有效扩散系数比大孔FCC催化剂中大两个数量级,说明有效扩散系数不仅与扩散分子直径与催化剂孔径的比值A有关,还与催化剂的孔结构密切相关,仅用λ来关联扩散受限程度是不准确的。采用SiO2模型催化剂研究有效扩散系数与孔径的关系更为准确合理。     

环戊烷在Silicalite-1分子筛上吸附的动力学研究

为了探究环戊烷在Silicalite—1分子筛上扩散过程的动力学特性,以及温度、压力等环境因素和吸附质的性质是如何对动力学过程的影响,实验采用重量法测定了环戊烷不同压力下扩散的动力学数据,绘制其在Silicalite—1上的吸附等温线,计算了扩散系数、扩散活化能和活化熵变等动力学参数。结果表明,环戊烷在Silicalite—1上的扩散过程符合Fick第二定律,吸附剂Silicalite—1的特殊孔道结构和吸附质分子的尺寸大小、及分子间的作用,影响着扩散的动力学过程。扩散的活化能、活化熵变和吸附热的变化决定了扩散系数的变化。随着吸附质在沸石上的吸附量增大,吸附热增大,而环戊烷的扩散速率随之降低,并且温度越高,扩散速率越大。     

菜籽蛋白萃取速率

以菜籽蛋白萃取过程为研究对象，推导出内扩散控制时，单颗粒菜籽粕及菜籽颗粒群的蛋白萃取速率模型。结果表明，在较高温度（４０－５０℃）或较高的ＰＨ值（ＰＨ＝１１．５－１２）下，颗粒群萃取模型与实验数据相当吻合，ＰＨ＝１１．５时，ＯＨ在菜籽粕中的有效扩散系数Ｄｅ＝６．３６．１０＾－１１ｍ＾２／ｓ。本文还讨论了萃取温度以及ＰＨ地萃取速度的影响。     

方向性原煤CH_4扩散实验及矢量计算模型

为了探讨温度、压力、扩散路径等因素对原煤CH4扩散特性的影响,采用规则块样结合气相色谱法进行不同温度、压力条件下方向性原煤CH4扩散实验。实验结果表明:原煤中CH4扩散速率较小,扩散系数大小处于10-8数量级上;原煤CH4扩散系数随围压、气压的增大,呈指数关系减小;随温度的升高,呈指数关系增大;扩散路径对扩散系数影响显著。分析表明:原煤CH4扩散实验不能用颗粒煤解吸实验简单替代;温度对气体分子扩散的控制是通过改变气体分子的均方根速度和平均自由行程,而围压、气压则受有效应力和煤粒收缩/膨胀变形两种因素的共同制约;方向性扩散系数是矢量,据此,推导建立了一种扩散系数矢量计算模型。     

垂直管道浸取器内悬浮液中分散相流动模型的研究

采用颗粒示踪、光电检测、微机采集数据来研究垂直管道浸取器内液固两相流中分散相的流动模型．选用扩散模型，但流速需用分散相的真实流速．将检测的电压应答值换算成浓度应答值，用矩阵法求出理想脉冲应答，然后用非线性回归求取直管段的混合扩散系数，并作关联．     

CO2在多孔介质中扩散系数的测定

为了研究注CO2开采原油时CO2在地层中的扩散系数,采用一维扩散的数学模型,利用一维菲克第二定律和连续性方程推导出了CO2扩散系数的计算公式,设计了多孔介质采用露头砂填充,实验模型装置水平放置而消除了＂对流扩散＂的影响,室内测定CO2扩散系数的双测压点的1 m长的物理模拟装置,得出了在60℃时不同压力下的扩散系数,实验条件更符合矿场实际,研究规律可用于矿场CO2驱过程中的参数优选。     

再生混凝土中的水分扩散机理与模型

对再生混凝土处在干燥环境中的水分扩散机理进行了研究 ,并建立了相应的水分扩散模型。为了确定水分扩散的有关参数 ,对再生混凝土的水分扩散实验结果采取了回归分析方法 ,实验结果与诸多文献报道具有很好的一致性。结果显示混凝土内部孔隙湿度 R随环境相对湿度 H的增加而增加 ,随环境温度 T的增加而减少 ;在外部环境相同的条件下 ,再生混凝土内部孔隙湿度 R随混凝土 W/ C的增加而增加 ;再生混凝土中的水分扩散系数 Dwd较普通混凝土的水分扩散系数大