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4.2 Mathematisches Modell
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punktierten Linie im Bild 4.5. Die Diffusion läuft entlang der x- und y-Achsen, sowohl in der
Gasphase als auch im Polymer. In beiden Phasen gelten die folgenden Gleichungen:
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
¶
¶
+
¶
¶
=
¶
¶
2
2
2
2
y
n
x
n
)
x
(
D
t
n
,
( 4.6 )
mit D(x) = Dgas für x < s/2 und D(x) = Dpol für s/2 £ x £ s/2 +L/2.
Die Anfangsbedingungen und die Randbedingungen sind:
n (x, y, t = 0) = 0
( 4.7 )
n (x < s/2, y = 0, t > 0) = nfeed,gas
n (x ³ s/2, y = 0, t > 0) = nfeed,gas K
0
x
n
0
x
=
¶
¶
=
0
x
n
2
/
)
L
s
(
x
=
¶
¶
+
=
0
y
n
H
y
=
¶
¶
=
2
/
s
x
pol
2
/
s
x
gas
x
n
D
x
n
D
=
®
¶
¶
=
¶
¶
2
/
s
x
2
/
s
x
n
K
n
®
=
=
(4.8 )
wobei nfeed,gas die Moldichte des Sorptivs im Zustrom und K (= npol/ngas im Gleichgewicht) den
Sorptionskoeffizienten bedeuten.
Vor den Experimenten wurde der Block durch Spülen mit Stickstoff gereinigt. Das bedeutet,
dass dann während der Diffusion die Stickstoffmoleküle in den Spalten durch die Sorptivmole-
küle ersetzt wurden. Die entsprechenden Werte des Diffusionskoeffizienten Dgas wurden mit der
Chapman-Enskog-Gleichung (Cussler, 1984) für die zwei Gase, das Sorptiv (Alkan, 1) und den
Stickstoff (2), berechnet:
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