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CO2、N2两相混合气体成分的测定方法CO2、N2两相混合气体成分的测定方法摘要：利用两种气体本身具有不同的粘性这一物理性质，从流体力学的角度提出了一种测量混合气体体积分数的新方法。以此为据设计实验，所得到的结果验证了理论推导。关键词：粘度，两相混合气体，体积分数；一、理论基础1. 泊肃叶定律：粘度为的流体，流经半径为R、长度为L的毛细管，设流经毛细管后两端的压降为p，流量为Q。在流型为层流的情况下，根据泊肃叶定律，有以下关系： （1）也即，在其他条件不变的情况下 ，毛细管两端的压降p，只是流体粘度u的函数。理论上，针对不同类型的流体，粘度不同，毛细管两端的压降必不相同。并且，可以用压降这一参数，定量表征不同流体的粘度大小。可以写成：kp （2）其中，k是仪器参数，由实际使用的测量装置本身决定。2. 低压混合气体粘度关系混合物的粘度一般用实验测定，当实验不便，或缺乏实验数据时，利用经验公式 （3）进行计算。式中，mix为混合气体的粘度；yj为混合气体中i组分的摩尔分数；i为混合气体中i组分的粘度；Mi为混合气体中i组分的分子量。3. 两相混合气的粘度理论值计算下面计算CO2、N2两相混合气的粘度值：假设混合气体中，CO2体积分数为x，则N2的体积分数为（1-x）。并通过查表，可以得到CO2和N2的粘度值分别为17.0Pas和13.7Pas。代入（3）式可以得到混合物粘度的表达式： （4）将mix代入（2）式，得 （5）由（5）式看出，可以根据测量得到的压降，定量地表征出CO2气体的体积分数。二、实验设计实验选取内径为1mm的不锈钢毛细管36根，扎成一束，作为压差测量的主体，在毛细管束两端设置微压差传感器，将压差转变成电信号，然后利用计算机对数据进行采集（图1）。图1 测量管路组成示意图三、结果与分析1. 实验结果：实验测试了CO2体积分数为0，10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%共计11个样的混合气，每组记录数据1000个左右，所得平均结果见表1：表1 不同CO2体积分数下的测量结果项目不同CO2体积分数条件下的测量值浓度010%20%30%40%50%60%70%80%90%100%测量结果1.36621.35841.33171.29491.27441.24201.20681.18181.13141.10111.0273得到压差测量结果与CO2体积分数的关系，如图2：图1 压差测量值与CO2体积分数之间关系图2. 分析：1）结果验证了之前的理论推导，结果证明可以利用压差来定量表征混合气体中CO2的体积分数；2）根据得到的关系曲线，可以推导出两者之间的定量关系，并能够与理论关系求得的值进行比对，以考察测量结果的准确性。3. 下一步的工作任务：本实验对每个样品的重复测量次数太少，可能存在偶然误差。下一步的工作是多次重复测量各种浓度气体的压差，以期得到可靠的结果，推导出较为准确的压
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