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多组分液相分子扩散系数在化工过程和设备设计中有很重要的作用。随着非平衡级模型在分离设备计算中的应用,多组分液相分子扩散系数的重要性日趋明显。
Taylor分散法是一种能够准确地测量三组分液相分子扩散系数的连续方法。该文系统地总结了用Taylor分散法测定液相分子扩散系数时的实验设计准则,提出了处理三元Taylor分散法实验数据的两步拟合算法。利用德国Kaiserslautern大学先进的实验设备进行了系统的实验研究,用几个二元液相体系和acetone-benzene-CCl4三组分体系验证了实验设备的可靠性,首次用Taylor分散法测得了1-hexanol-toluene-n-hexane和1-propanolwater-ethyleneglycol两个三组分液相体系在25℃时的分子扩散系数。该文对用于预测液相分子扩散系数的基团贡献法进行了系统的检验,针对该法用于非理想体系时存在的不足,提出了改进的基团贡献法(MGCM)。新方法引入了分子体积对分子扩散系数的影响,并考虑了温度对分子体积的影响而导致的分子扩散系数的变化,改进了扩散活化能的计算方法。通过150多个体系,1200多个文献实验数据的验证,MGCM法能在更宽的温度和浓度范围内更准确地预测液相分子扩散系数,适用的体系也更多。
针对工程设计的迫切需要,该文将MGCM模型推广到多组分无限稀释溶液有效分子扩散系数的估算。对于可用Vignes方程来描述的三元体系提出了用MGCM法与Vignes广义内插法相结合的复合算法来估算其分子扩散系数,计算结果与实验值符合较好。该文还编制了一个有关液相分子扩散系数的软件DIFF。该软件中建立了液相分子扩散系数的数据库,可估算液相分子扩散系数并对各种不同的关联式进行比较,还可以用来从实验曲线中拟合得到分子扩散系数。