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光散射学报 2021年第2期33卷 171-178页

作者：周志和刘哲李黎孟伟东普小云云南大学物理与天文学院物理系云南昆明650091

磷肥水溶液在水体中的扩散是造成湖泊水质富营养化的重要原因之一。本文基于液芯柱透镜构建的光学检测系统,用“等折射率薄层”移动方法,在室温下(25℃)分别测量了磷酸氢二铵(DAP),磷酸二氢铵(MAP)和磷酸二氢钾(KDP)三种磷肥水溶液的液... 详细信息

磷肥水溶液在水体中的扩散是造成湖泊水质富营养化的重要原因之一。本文基于液芯柱透镜构建的光学检测系统,用“等折射率薄层”移动方法,在室温下(25℃)分别测量了磷酸氢二铵(DAP),磷酸二氢铵(MAP)和磷酸二氢钾(KDP)三种磷肥水溶液的液相扩散系数(D值),测量结果分别为D_(DAP)=(1.012±0.019)×10^(-5)cm^(2)/s,D_(MAP)=(1.030±0.042)×10^(-5)cm^(2)/s和D_(KDP)=(1.019±0.097)×10^(-5)cm^(2)/s,并用“泰勒分散法”验证了测量结果的正确性。三种磷肥水溶液液相扩散系数的准确测量,对湖泊水污染过程数学模型的建立及求解具有重要的应用价值,其在湖泊水污染的防治方面有重要的科学和环保意义。

关键词：液相扩散系数液芯柱透镜等折射率薄层移动法磷肥水溶液水体富营养化

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基于液芯柱透镜测量与计算随浓度变化的液相扩散系数

基于液芯柱透镜测量与计算随浓度变化的液相扩散系数

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第十七届全国光学测试学术交流会

作者：魏利陈艳孟伟东贺波普小云云南大学物理与天文学院物理系

扩散系数是研究液相传质过程的重要数据,液体中的扩散系数随溶液浓度变化,随浓度变化的液相扩散系数的测量与计算尤为重要。本论文首先以乙二醇与水作为二元扩散体系,基于液芯柱透镜的折射率空间分辨测量能力,结合折射率与浓度之间的关... 详细信息

扩散系数是研究液相传质过程的重要数据,液体中的扩散系数随溶液浓度变化,随浓度变化的液相扩散系数的测量与计算尤为重要。本论文首先以乙二醇与水作为二元扩散体系,基于液芯柱透镜的折射率空间分辨测量能力,结合折射率与浓度之间的关系,由实验扩散图像得到乙二醇水溶液浓度的空间分布;其次,假定二元体系的液相扩散系数与浓度的关系式为D(C)=D×(1+α×C+α×C),其中α,α为待定系数,根据Fick第二定律的一般形式,运用有限差分法通过求解二阶偏微分方程计算出与测量值同时刻最接近的浓度空间分布,并逼近出α1,α2的最佳值,进而得到乙二醇与水的扩散系数与浓度的函数关系式;最后,基于D(C)的计算结果,运用光线追迹法计算与模拟了其他时刻的扩散图像,计算仿真结果与实验图像完全吻合,验证了实验与计算结果的可靠性。本论文提出的方法,仅需一定时刻的一幅实验扩散图像即可计算出随浓度变化的液相扩散系数,测量用时短,计算结果稳定可靠。

关键词：有限差分法随浓度变化的液相扩散系数液芯柱透镜光线追迹法

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减压蒸馏过程的光学实时检测方法研究

减压蒸馏过程的光学实时检测方法研究

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作者：王艳云南大学

学位级别：硕士

蒸馏是常见的物理化学过程,广泛应用于生物、化工、制药、石油以及其他领域。其中,减压蒸馏由于其在低温下即可沸腾而不会使物质在高温下发生分解的优点而具有重要的应用价值。近年来,减压蒸馏在海水淡化以及酒精分馏工艺中受到重视,使... 详细信息

蒸馏是常见的物理化学过程,广泛应用于生物、化工、制药、石油以及其他领域。其中,减压蒸馏由于其在低温下即可沸腾而不会使物质在高温下发生分解的优点而具有重要的应用价值。近年来,减压蒸馏在海水淡化以及酒精分馏工艺中受到重视,使得用光学方法实时观测减压蒸馏过程变得十分有意义。本文基于液芯柱透镜的空间折射率分辨能力,提出了在减压蒸馏过程中实时测量蒸发量和浓度变化的新方法,并用这些方法测量了海水减压蒸发和酒精水溶液分馏过程中蒸发量和浓度变化的物性参数。具体工作内容如下:1.基于对减压蒸馏过程的研究,提出了一种以液芯柱透镜作为核心光学元件研究减压蒸馏的光学检测方法,其特点在于可通过一组实验图像同时测量蒸发量、浓度改变量,具有操作简单、减压蒸馏过程可视化的优点。2.基于减压蒸馏过程的相关理论,推导出了减压蒸馏过程中蒸发量和剩余溶液的浓度随气压及温度变化满足的规律,实验测量结果符合理论预期;依据推导公式及光学检测系统的设置,撰写了仿真程序,仿真得到的结果与实验结果吻合。3.以对称液芯柱透镜为核心光学元件搭建光学实验系统,以真空泵为主要减压器件搭建减压装置,完成了海水减压蒸发和酒精水溶液分馏两组实验,计算了溶液蒸发量、剩余量以及浓度变化等物性参数,根据实验数据拟合曲线得到相应的实验结论。4.通过改变温度、压强以及溶液体积三个因素,得到在不同情况下减压蒸馏的结果。两组实验的结果表明,减压蒸馏因子β在温度为20℃～40℃之间时,无显著变化,可视为常数。

关键词：液芯柱透镜减压蒸馏光学检测实验仿真

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