كاليبراسيون و صحه گذاري دستگاه ديافراگم سل براي اندازه گيري ضريب نفوذ مايعات

Calibration and Validation of Diaphragm Cell for Measuring the Diffusion Coefficient of Liquids

در شبيه سازي و مدل سازي پديده هاي انتقال جرم و طراحي تجهيزات جداسازي; و پيش بيني ميزان انتقال جرم سوخت هاي امتزاج پذير در حال تماس با يكديگر، نياز به داشتن ضرايب نفوذ است. در اين تحقيق، يك دستگاه ديافراگم سل به منظور اندازه گيري ضريب نفوذ مايع-مايع ساخته شد. سپس ثابت سل دستگاه با استفاده از محلول كلريد پتاسيم 0.5 مولار معادل cm-2 0.188 به دست آمد. بر اساس ثابت سل به دست آمده، ضرايب نفوذ دوجزئي براي محلول 0.5 مولار كلريد سديم و محلول نرمال هپتان- بنزن با استفاده از دستگاه ديافراگم سل ساخته شده در دماي 25 درجه سانتي گراد به ترتيب 5-10×1.6 و cm2/s 5-10×2.38 به دست آمد. اين ضرايب در مراجع به ترتيب برابر با 5-10×1.5 و cm2/s 5-10×29/2 گزارش شده اند. سپس با استفاده از برون يابي داده هاي ضريب نفوذ براي سيستم دوجزئي هپتان-بنزن، ضرايب نفوذ در رقت بي نهايت بنزن در هپتان، و هپتان در بنزن در دماي 25 درجه سانتي گراد به ترتيب برابر با 5-10×3.14 و cm2/s 5-10×1.88 به دست آمد. اين ضرايب در مراجع به ترتيب برابر با 5-10×3.40 و cm2/s5-10×2.10 گزارش شده اند. نتايج ضرايب نفوذ اندازه گيري شده تطابق خوبي با مقادير موجود در مراجع نشان داد. درنهايت بررسي اثر دانسيته محلول هاي مايع در بخش بالا و پايين سل بر مقدار ضريب نفوذ اندازه گيري شده نشان داد كه محلول با دانسيته بالاتر بايد در بخش پاييني سل قرار گيرد.

In simulation and modeling of mass transfer phenomena, design of separation equipment; and predicting the mass transfer of miscible fuels, the mass transfer coefficients is required. In this study, a diaphragm-cell was manufactured to measure the liquid-liquid diffusion coefficient. The cell constant was obtained to be 0.188 cm-2 with 0.5 molar solution of potassium chloride solution. Based on this value, the binary diffusion coefficients of 0.5 molar sodium chloride and heptane-benzene solutions were obtained as 1.6×10-5 and 2.38×10-5 cm-2/s at 25 °C, respectively. These coefficients have been previously reported respectively as 1.5×10-5 and 2.29×10-5 cm2/s at 25 °C. Afterward, the infinite dilution diffusion coefficients of heptane in benzene and benzene in heptane at 25 °C were obtained as 3.14×10-5 and 1.88×10-5 cm2/s, respectively. These coefficients have also been previously reported as 3.4×10-5 and 2.10×10-5 cm-2/s respectively. The measured diffusion coefficients showed a good agreement with literature values. Finally, investigating the effect of liquid density of upper and lower part of the diaphragm cell on the measured value of diffusion coefficient showed that the solution with higher density should be charged in the lower part of the cell.