Регистрация / Вход
Прислать материал

Прибор для исследования диффузионных явлений в газах

Сведения об участнике
ФИО
Исламгулова Карина Юлаевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Приборостроение. Радиотехника и электроника
Тема
Прибор для исследования диффузионных явлений в газах
Резюме
Разработана оригинальная установка для изучения диффузионных явлений с применением современных цифровых технологий. На устройство диффузионной ячейки получен патент на полезную модель, на способ определения коэффициента взаимной диффузии молекул газов получен патент на изобретение.
Ключевые слова
прибор, диффузия, газ, коэффициент
Цели и задачи
Разработка прибора для реализации простого и наглядного (визуального) способа изучения диффузионных явлений в газах, точного определения коэффициента взаимной диффузии молекул в газе.
Введение

Коэффициент взаимной диффузии газов широко используется для расчетов процесса горения, в химической кинетике, входит во многие безразмерные критерии тепло - и массопереноса. Важность обусловлена необходимостью исследования газпроницаемости в веществе, горных породах, например, метана в шахтах, т.к. это может позволить получить своевременную информацию о его залежах вблизи разрабатываемых пород.

Патентный поиск показал, что нет простых и точных методов исследования диффузии. Для большинства из имеющихся (метод Лошмидта, двухколбовый метод, капиллярный метод и ряд других) характерны сложность аппаратурного оформления, большая трудоемкость, они требуют высокой квалификации персонала и имеют значительную погрешность измерения. 

Методы и материалы

Экспериментальная установка, представленная на рис. 2, имеет цифровой микроскоп 1 с встроенной веб-камерой для наблюдения изображения диффузионной ячейки на мониторе компьютера. Микроскоп укреплён на подвижной станине, способной перемещаться вверх-вниз по вертикали с помощью винта 2 для получения четкого изображения.

Программа управления цифровым микроскопом позволяет выводить на экран одновременно с изображением диффузионной ячейки 3 вертикальную и горизонтальную линейки 4 с делениями для точного измерения расстояний в поле зрения микроскопа. Диффузионная ячейка 5 вместе со всей своей конструкцией укреплена на подвижном держателе, положение которого может изменяться с помощью двух винтов 6 в горизонтальной плоскости для точного вывода изображения на монитор.

Описание и обсуждение результатов

В качестве примера для демонстрации возможностей предлагаемой методики  приведем результаты исследования зависимости х2(t) для системы вода - атмосферный воздух. Полученная зависимость, в соответствии с формулой (1), действительно является линейной, что подтверждается графиком х2(t) на рис.3. Полученное из измеренных данных значение коэффициента взаимной диффузии молекул паров воды и атмосферных газов составило величину:

D=(2,31±0,04)м2/с.

Выполненная в работе разработка может найти применение как при выполнении научных и технологических исследований, так и в учебном лабораторном практикуме по физике при изучении явлений диффузии в вузах, средних специальных и общеобразовательных учебных заведениях в силу своей простоты и наглядности.

Используемые источники
1. Лиджиев Б.С., Очир-Горяев В.П., Санджиев М.А. Диффузионная ячейка: Пат. на полезную модель №146742 Рос. Федерация, №2014113054/28; заявл. 03.04.2014; опубл. 20.10.2014, Бюл. № 29. – 1с.: ил., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет».
2. Лиджиев Б.С. Способ определения коэффициента взаимной диффузии молекул газов: Пат. на изобретение №2581512 Рос. Федерация, №2014147968/28; заявл. 27.11.2014; опубл. 20.04.2016, Бюл. № 11. – 2с.: ил., заявитель и патентообладатель Лиджиев Б.С.
Information about the project
Surname Name
Islamgulova Karina Yulayevna
Project title
Device for the study of diffusion phenomena in gases
Summary of the project
An original setting for the study of diffusion phenomena with the use of modern digital technologies . In diffusion cell device received a patent for a utility model , a method of determining the coefficient of mutual diffusion of gas molecules, received a patent for the invention .
Keywords
device diffusion, gas, coefficient