動態光散射法熱/質擴散系數同時測量方法研究

高鵬，趙貫甲，尹建國，馬素霞

（太原理工大學 電氣與動力工程學院 循環流化床高效清潔燃燒與利用山西省重點實驗室， 太原 030024）

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熱、質擴散系數是流體重要的物性參數，是制冷、石油、化工等領域中的裝備設計和流程優化的關鍵基礎數據［1-3］。常規的測量方法如全息干涉法、泰勒分散法需要構建一個混合的流動過程，以獲得質擴散系數，此類方法系統復雜、控制難度大，往往僅應用于常溫附近實驗條件，更高的溫度則會疊加溫度場波動影響，測量偏差較大。此外，這些方法也無法同時獲取熱擴散系數。斯托克斯型磁力攪拌隔膜法測量環境為室溫，溫度波動較大（±0.1 ℃），且僅能獲得體系的質擴散系數；激光脈沖法也僅能測得流體的熱擴散系數。動態光散射法是基于宏觀熱力學平衡后，流體體相在微觀上的熱力學性質漲落與宏觀熱力學性質間的對應關系，在一定條件下可以同時獲得熱、質擴散系數，而且測得的這兩個參數是基于同一物理狀態，是研究體相傳熱和傳質的重要手段。

在流體熱、質擴散系數測量方面，CADOGAN S P 等［4］采用泰勒分散法測量了CO2與正己烷、正庚烷、正辛烷混合體系在298～423 K 溫度范圍內的質擴散系數；MARBACH W 等［5］采用斯托克斯型磁攪拌隔膜法獲得了正己烷與正辛烷、正十二烷、正十六烷多濃度二元混合體系在溫度為298 K 時的質擴散系數；BOGATISHCHEVA N S 等［6-7］采用激光脈沖法測量了己酸甲酯、庚酸甲酯、辛酸甲酯、癸酸乙酯在305.15～400.15 K 溫度范圍內的熱擴散系數；鐘秋等［8］搭建了數字激光全息干涉法實驗臺，測量了碳酸乙二酯在正庚烷和空氣中的質擴散系數；……