有效扩散率计算器

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体积扩散率（D）：

孔隙率（ε）：

曲折度（τ）：

有效扩散率（D_eff）：

- 有效扩散率计算器 估计物质通过 多孔材料，考虑孔隙度和曲折度如何影响颗粒的运动。它是 化学工程, 环境科学及 材料科学.

在土壤、催化剂或膜等多孔系统中，粒子并非沿直线运动。相反，由于孔隙和屏障的存在，它们会遵循复杂的路径。该计算器可帮助研究人员和工程师调整体积扩散值，以反映实际的传输条件。

该工具是 化学工程和材料科学计算器 类别。

有效扩散率计算器公式

效率：
有效扩散率——这是调整后的扩散系数，反映了物质在多孔介质中的移动方式。单位通常为 平方米/秒 or 平方厘米/秒.

D:
体积扩散率 — 这是指在开放、非限制性介质（例如空气或水）中的扩散速率。使用与 D_eff 相同的单位。

ε（埃普西隆）：
孔隙率——材料总体积中由空隙或孔隙组成的部分。它是 无量纲 范围介于 0（无孔）和 1（完全多孔）之间。

τ（τ）：
曲折度——衡量扩散粒子路径蜿蜒曲折程度的指标。 无量纲，通常大于1。弯曲度越高，粒子在介质中移动越困难。

该公式有助于模拟气体、液体或离子等物质在真实条件下穿过多孔屏障的效率。

材料类型	孔隙率（ε）	曲折度（τ）	典型 D_eff / D 比率
压实沙子	0.35	2.5	0.14
粘土	0.45	4.0	0.11
开放式泡沫	0.80	1.5	0.53
活性炭	0.60	3.0	0.20
陶瓷过滤器	0.25	2.0	0.13

该表对于想要获得近似估计而无需进行完整计算的工程师和研究人员很有帮助。

问题：
计算气体通过活性炭扩散的有效扩散率。

鉴于：

步骤 1：应用公式

D_eff = 1.2 × 10⁻⁵ × (0.60 / 3.0)
D_eff = 1.2 × 10⁻⁵ × 0.20 = 2.4 × 10⁻⁶ 米²/秒

结果：
活性炭的有效扩散率为 2.4 × 10⁻⁶ 米²/秒

问题1：为什么有效扩散率低于体积扩散率？

答：在多孔材料中，粒子会走更长的路径，并会遇到阻力。孔隙度会减少空间，而曲折度会延长路径。两者共同作用，会降低与自由空间相比的实际扩散速率。

问题 2：我可以将此公式用于液体和气体吗？

答：是的。只要您了解体积扩散系数和材料特性，该模型适用于气体和液体在多孔介质中的扩散。

Q3：曲折度总是大于 1 吗？

答：是的。曲折度为1表示路径为直线，这在多孔系统中很少发生。实际情况下，曲折度通常在1.5到5之间，甚至更高。