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Experimentelle Bestimmung von Diffusionskoeffizienten in den gasförmigen Systemen He-CH4, He-N2 und CH4-N2

Experimental determination of binary diffusion coefficients in the gaseous systems He-CH4, He-N2, CH4-N2

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Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Mit einer Apparatur nach dem Meßprinzip von Loschmidt wurden für die Systeme He-CH4, He-N2 und CH4-N2 binäre Gasdiffusionskoeffizienten innerhalb des Temperaturbereiches 173 < T < 273 K und des Druckbereiches 1,5 < p < 6 bar bestimmt. Die Meßdaten können mit Hilfe einer einfachen halbempirischen Funktion korreliert werden. Ein Vergleich mit Literaturwerten ist durch Extrapolation möglich und zeigt sehr gute Übereinstimmung.

Abstract

An apparatus based on Loschmidt's method was built operable in the temperature range 100 < T < 300 K and the pressure range 1 < p < 150 bar. A series of measurements was performed in order to determine the binary diffusion coefficients of He-CH4, He-N2 and CH4-N2 for the ranges 173 < t < 273 K and 1,5 < p < 6 bar. The results can be correlated with the semi-empirical equation Dij(T, p)=Doij (T0, p0)(t/t0)m(p0/p)n. Extrapolations coincide with available data.

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Abbreviations

Dij :

binärer Gasdiffusionskoeffizient (cm2/s)

t0 :

Versuchszeit (s)

l:

Rohrlänge (cm)

h:

Länge eines Rohrteiles (cm)

ci :

Konzentration des Gases i (mol/cm3)

ζ i :

dimensionslose Konzentration ci/ci0

τ :

dimensionslose Zeit t/t0

ξ :

dimensionslose Länge x/1

Fo:

Fourier-Zahl für den Stofftransport (Dij t0/l2)

erf z:

Fehlerfunktion\(\frac{2}{{_\pi 0,5}}\int\limits_0^z {e^{ - \eta ^2 d \eta } } \)

¯ζi :

über einen Bereich gemittelte dimensionslose Konzentration\(\frac{1}{{\xi _2 - \xi _1 }}\int\limits_{\xi _1 }^{\xi _2 } {\zeta _i (\xi , t_0 )} d \xi \)

¯ζio, ¯ζiu :

mittlere Konzentration des Gases i im oberen bzw. unteren Rohrteil

q:

¯ζiu/¯ζio

T:

Temperatur (K)

p:

Druck (bar)

m, n:

Exponenten in der Ausgleichsfunktion

F:

Peakfläche am Gaschromatographen

ε :

relativer Fehler der Ausgleichsfunktion (DAfkt.-Dexptl.−100/Dexptl. (%)

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Thermodynamik, Technische Universität Berlin, Straße d. 17. Juni 135, 1 Berlin 12

    J. Engel &  H. Knapp

Authors
  1. J. Engel
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  2. H. Knapp
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Engel, J., Knapp, H. Experimentelle Bestimmung von Diffusionskoeffizienten in den gasförmigen Systemen He-CH4, He-N2 und CH4-N2 . Wärme- und Stoffübertragung 6, 146–152 (1973). https://doi.org/10.1007/BF01462867

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01462867

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