【摘 要】
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液相扩散系数是研究传质过程、计算传质速率的重要基础数据。在实验方面,本文基于双胶合液芯柱透镜搭建的光学检测系统,分别测量了葡萄糖和尿素水溶液在扩散过程中的浓度空时分布Cexpt（x,t）s;在理论方面,基于Hall等人的解析法、Matano与Sauer-Freise等人采用的图形法,本文提出并采用玻尔兹曼-佚野半解析方法,根据Cexpt（x,t）s计算随浓度变化的液相扩散系数D（C）。此外,本文提
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液相扩散系数是研究传质过程、计算传质速率的重要基础数据。在实验方面,本文基于双胶合液芯柱透镜搭建的光学检测系统,分别测量了葡萄糖和尿素水溶液在扩散过程中的浓度空时分布Cexpt（x,t）s;在理论方面,基于Hall等人的解析法、Matano与Sauer-Freise等人采用的图形法,本文提出并采用玻尔兹曼-佚野半解析方法,根据Cexpt（x,t）s计算随浓度变化的液相扩散系数D（C）。此外,本文提出并采用有限差分数值计算方法对D（C）关系的正确性进行有效验证。论文的主要研究内容和结果如下:1.提出了一种测量D（C）关系的方法——玻尔兹曼-佚野半解析方法。该方法吸收了Hall等人提出的解析法的优点,设置扩散溶液的浓度空时分布满足参数待定的互补误差函数Cerfc（x,t）;再通过比较扩散溶液的实验浓度空时分布Cexpt（x,t）s,在整个扩散区域确定待定参数;最后,用玻尔兹曼-佚野图形法结合Cerfc（x,t）的解析形式求出D（C）。2.提出了一种验证D（C）关系正确性的方法。这种方法采用有限差分数值计算,在不同的D（C）关系下求解扩散方程,计算出不同时刻数值解浓度的空时分布CFDTD（x,t）s,并与实验空时分布Cexpt（x,t）s曲线做图形和方差值比较。结果表明,采用时域有限差分法计算并比较扩散浓度空时分布的方法,为实测D（C）关系的正确性提供了一种有效的判断技术。3.基于双胶合液芯柱透镜,搭建了测量Cexpt（x,t）实验曲线的光学检测系统,并在室温下测量了葡萄糖水溶液扩散过程的Cexpt（x,t）s;采用玻尔兹曼-佚野半解析法,计算出了葡萄糖水溶液的D（C）关系;采用有限差分数值计算方法,验证了实测D（C）关系的正确性。4.基于搭建的光学检测系统和玻尔兹曼-佚野半解析方法,测量了不同温度下尿素水溶液随浓度变化的扩散系数。测量结果表明:尿素水溶液的D（C）随温度升高而增大,且随浓度增大而减小。并用有限差分数值计算方法验证了实测D（C）关系的正确性。5.对于不同扩散体系的不同温度的D（C）测量结果表明,玻尔兹曼-佚野半解析方法可正确地用于液相扩散系数的测量,该方法具有测量结果稳定可靠、精度高、速度快等优点,并且能够避免确定“Matano”平面产生的误差。
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