Равновесие пар — жидкость для смесей

Равновесие пар — жидкость для смесей [c.273]

Проблема определения условий равновесия пар — жидкость для смесей основана на том критерии, что фугитивность данного, компонента должна быть одной и той же для каждой фазы. Для решения этой проблемы необходимо знать температуру, давление и состав для каждой фазы в системе. [c.273]

Этот профиль концентраций выполнен для условия баланса масс, т. е. для У=Ж, а также удовлетворяет термодинамическому равновесию пара и жидкости на поверхности раздела фаз. В настоящее время установлено [42], что разделение смеси в двухкомпонентной тепловой трубе — результат адиабатического радиального массообмена, который имеет место по всей ее длине, в том числе и на адиабатическом участке. [c.139]

Процессы насыщенного газа совершаются так, что при испарении жидкость потребляется из самой смеси, а при конденсации она остается в смеси. Следовательно, в смеси содержится влага в жидкой фазе, объемом которой в большинстве случаев можно пренебречь. Калорические параметры жидкости необходимо учитывать, поскольку от их величины зависит количество поглощаемого или выделяемого тепла в связи с фазовым переходом. В пересыщенном газе, как указывалось, пар и жидкость всегда находятся в равновесии, поэтому разность внутренних энергий сухого пара и жидкости равна и — и = Q, г. соответствующая разность энтальпии г" — i = г. Это обстоятельство необходимо учесть, используя формулы (П. 15) и (П. 16) для теплоемкости подставив в них вместо величину р и вместо величин г. [c.44]

Для тепловых и конструктивных расчетов и для анализа процессов тепло- и мас-сообмена в ректификационных колоннах для перегонки бинарных смесей в большинстве случаев пользуются фазовыми диаграммами (/, х) или диаграммами равновесия (у, д ). Для построения этих диаграмм пользуются или данными по упругости паров этих жидкостей (подсчитывая значение Ха и Уа по формулам) или данными равновесных составов, соответствующих составу бинарной смеси (табл. 9-9). [c.586]

ПЕРЕГОНКА, дистилляция, процесс, имеющий целью отделение жидкостей от нелетучего остатка или же разделение смеси жидкостей путем их испарения в тех же случаях, когда этот процесс применяется для отделения растворенного вещества от растворителя, он носит название выпаривания (см.). Разделение смеси нескольких жидкостей, б. или м. отличных по 1°кип. основывается на различной их летучести при определенных условиях и давления в общем степень летучести жидкостей возрастает с повышением упругости их паров, но это справедливо только для смесей жидкостей, представляющих т. наз. идеальные растворы (табл. 1, 4 группа) в других случаях иногда более летучими являются вещества й с меньшей упругостью паров (так наз. н е-нормальная летучесть). Основным руководящим принципом при разделении смеси жидкостей является факт относительно большего содержания более летучих веществ в паровой фазе, по сравнению с жидкой фазой, находящейся с ней в равновесии, причем общим приемом разделения такой смеси—для получения ее компонентов в практически чистом состоянии—является дробная перегонка, или ректификация (см.). Рек- [c.58]

В этой главе рассмотрим некоторые приложения теории устойчивости к критическим явлениям фазовых переходов жидкость-пар и разделению бинарных смесей. Когда приложенное давление и температура изменяются, системы могут терять устойчивость, тем самым вызывая переход из одного агрегатного состояния в другое. Например, при изменении температуры двухкомпонентной жидкой смеси (например, гексан — нитробензол) смесь может становиться неустойчивой к изменениям в составе при этом смесь разделяется на две фазы, каждая из которых обогащена одним из компонентов. Как показано в гл. 18 и 19, для систем, далеких от равновесия, потеря устойчивости может приводить к широкому разнообразию сложных неравновесных состояний. Там же обсуждается, каким образом система, подверженная внутренним изменениям, реагирует на быстрые изменения температуры. Итак, введем представление о конфигурационной теплоемкости. [c.300]

Поскольку мы располагаем выражением для коэффициентов активности как функции состава жидкой фазы и температуры, можно рассчитать параметры фазового равновесия пар—жидкость, решая совместно все уравнения равновесия. Для каждого -го компонента в смеси [c.290]

Поэтому правые части уравнений (8.10.8) и (8.10.9) могут быть вычислены при любой температуре, для которой удобно рассчитывать все свойства. Во многих случаях такой температурой является 25 °С. Некоторые типичные значения параметров растворимости и мольные объемы жидкости представлены в табл. 8.15. На рис. 8.5—8.7 приведены результаты расчета параметров равновесия пар— жидкость (при допущении 32 0). Для типичных неполярных смесей расчетные результаты находятся в хорошем соответствии с экспериментом. [c.296]

Расчет равновесия пар—жидкость по уравнению состояния для обеих фаз. Несмотря на то, что понятия активности и коэффициентов активности полезны в большинстве задач, связанных с равновесием пар—жидкость, можно, в принципе, обойтись и без них, если иметь уравнение состояния, которое пригодно для описания поведения интересующей нас смеси как в паровой, так и в жидкой фазе. Ван-дер-Ваальс в начале этого века первым применил уравнение состояния для расчета равновесия пар—жидкость. [c.327]

Если есть уравнение состояния, то уравнений (8.2.1) и (8.2.6)—(8.2.8) достаточно для расчета равновесия пар—жидкость. Расчет этот трудоемкий, и даже при использовании сравнительно простого уравнения состояния только для бинарной смеси приходится прибегать к итерационным методам. На практике [c.327]

Состояние равновесия, устойчивое в малом и неустойчивое в большом, аналогично относительно устойчивому, так называемому метастабильному состоянию многочастичных (например, молекулярных) систем ). Метаста-бильными являются пересыщенное состояние пара, полученное путем его охлаждения или сжатия, аморфное (стеклообразное) состояние переохлажденной жидкости сложного химического строения, состояние смеси веществ, химическая реакция между которыми задержана низкой температурой, и т. п. Наиболее устойчивым при данных внешних условиях является другое состояние системы, для достижения которого требуется преодоление более или менее высокого энергетического барьера. Можно представить себе, что в простейшем случае при данных условиях соответствующая термодинамическая функция Е каждой частицы системы имеет график, показанный на рис. 18.68, а в роли функции Е выступает свободная энергия, если заданы температура и объем системы, или термодинамический потенциал, если заданы температура и давление. Минимум функции Е в точке А соответствует метастабильному состоянию, а более глубокий минимум в точке В — наиболее устойчивому состоянию. Частица системы ввиду того, что ее энергия имеет случайные отклонения от среднего значения (флуктуации), может преодолевать барьер между состояниями А к В и переходить из одного состояния в другое. Поскольку АЕ < АЕ (см. рис. 18.68, а), то вероятность перехода частиц из состояния А в состояние В выше вероятности обратного перехода. Таким образом, при данных условиях имеется тенденция к переходу многочастичной системы из относительно устойчивого состояния в наиболее устойчивое. Все же метастабильное состояние может существовать довольно продолжительное время, а иногда и практически неограниченно долго. Так, для многих полимеров образование кристаллической фазы из переохлажденной жидкости связано с преодолением столь высоких барьеров, что аморфное состояние сохраняется без видимых изменений десятки лет. [c.406]

Для бинарной смеси может быть построена кривая равновесия. При этом по оси абсцисс от О до 100 /о откладывается — содержание в жидкости компонента Л, кипящего при более низкой температуре (легко-кипящего), а по оси ординат — содержание его в парах над кипящей жидкостью Ya также от О до 100%. В результате получается кривая состава пара в зависимости от состава жидкости. Эта кривая располагается всегда над диагональной прямой, проведенной на графи- [c.266]

Вначале рассмотрим некото рый уровень АА, соответствующий поверхности жидкости, соприкасающейся со своим собственным паром. Согласно уравнению (26-22) для равновесия чистой жидкости, чистого пара и вещества 1 в смеси химические потенциалы должны быть одинаковы. Далее, по закону Гиббса — Дальтона давление смеси на уровне АА может быть выражено в виде [c.272]

Для более строгой оценки парциального давления пара необходимо рассмотреть уровень ВВ. При равновесии химический потенциал чистого пара вещества 1 должен быть равен химическому потенциалу чистой жидкости, а химический потенциал каждого из них должен быть равен химическому потенциалу вещества 1 в смеси (на одном и том же уровне). Поскольку химический потенциал и температура в равной мере определяют состояние, то, следовательно, чистый пар, имеющий давление р"ъ на уровне ВВ, должен быть в равновесии со смесью на уровне ВВ, если оба вещества находятся в контакте через полупроницаемую мембрану. Поэтому парциальное давление р ъ вещества 1 в смеси на уровне ВВ равно р"ъ, т. е. р"ъ равно парциальному давлению вещества 1 в смеси, которая находится в равновесии с чистой жидкой фазой вещества 1. [c.272]

Соотношения мелсду концентрациями при данных давлениях и температурах характеризуют сочетание равновесия системы. Сведения о равновесных составах жидкости и пара, определяемые обычно опытным путем, для некоторых бинарных смесей приведены в табл. 2.65 [38]. [c.166]

Позднее точку плавления малых кристаллов было предложено определять как температуру, при которой твердая и жидкая сферические частицы с одинаковой массой находятся в равновесии со своим паром [211]. Фактически — это равновесная температура, при которой в смеси твердых и жидких частиц с равными массами не происходит перенос вещества через пар от твердого тела к жидкости и обратно. Используя и развивая идею [211], авторы [212—214], получили выражения для равновесной температуры плавления Т ,(г) твердых частиц [c.67]

Данные о теплотах смешения имеют также и непосредственное практическое значение — их можно использовать-для расчета влияния изменения внешних условий (температуры и давления) на фазовые равновесия различных типов в гетерогенных системах, включающих жидкие фазы. Известны термодинамические уравнения, которые позволяют предвидеть, при наличии данных о теплотах смешения, влияние температуры (или давления) на состав пара и относительную летучесть жидких смесей, на смещение составов азеотропов, взаимную растворимость жидкостей и т. п. Иначе говоря, возможно решение вопросов, представляющих [c.3]

Для получения достоверных значений теплот смешения путем расчета необходимо наличие исходных данных о равновесии жидкость — пар высокой точности (при нескольких температурах), а также строгий учет отклонений паровой фазы от свойств идеальных газов. Введение поправок на неидеальность пара может значительно (до 30%) изменить результаты расчетов теплот смешения. Для расчета этих поправок необходимы надежные данные о значениях вторых вириальных коэффициентов паров чистых веществ и их смесей в соответствующем интервале температур. [c.27]

С целью получения достоверных данных о сжимаемости чистых газов к газовых смесей и о фазовых равновесиях жидкость—пар в бинарных и многокомпонентных системах в диапазоне температур 90—425 К и давлений до 200-10 Н/м , необходимых для аттестации газовых смесей по составу, изготовлены и исследованы четыре установки. Установки основаны на использовании разработанных унифицированных узлов и деталей, специальных устройств, а также измерительной и вспомогательной аппаратуры. [c.56]

Расчет условий равновесия жидкость — пар с помощью уравнений состояния приведен в примере 1. В нем рссматривается при менение уравнений состояния Ван-дер-Ваальса и Бенедикт -Вебб — Рубина для смеси этана и гептана. [c.274]

Обобщенное выражение для определения равновесия пар — жидкость может быть значительно упрощено, если принять, что каждая фаза — идеальный раствор. В этом случае уравнение (8-62) может быть кспользсвано для вычисления фугитивиссти компонента в смеси исходя из фугитивности чистого компонента при температуре и давлении раствора и его мольной доли в растворе [c.277]

Для смесей бензола с циклогексаном и с метилэтилкетоном (поз. 10 и 11 на рис. 13.5 и 113.6) значения АСнк и производной d uiildt настолько малы, что влияние к.п.с. практически ие проявляется. -Расчет интенсивности теплообмена при кипении таких смесей с достаточной точностью можно производить по формулам, установленным для однокомпонентных жидкостей. На рис. il3.7 опытные данные значений а, полученные автором 1.18] при развитом кипении чистых бензола, метилэтилкетона и циклогексана, а также их смесей в интервале изменения концентраций от О до 1,0, сопоставлены со значениями а, рассчитанными по формуле (7.2). При расчете а к указанным смесям любое из свойств смеси Кем рассчитывалось из условия аддитивности (I—с нк). принималось также, что паровая фаза находится в равновесий с жидкостью, хотя в общем случае состав пара в паровых пузырях может отличаться от равновесного Ш6, 203]. Теоретическое и экспериментальное исследования динамики составов фаз в процессе кипения смесей криогенных жидкостей показали, что в период роста пузыря, особенно на начальной стадии, состав пара в пузыре может заметно отличаться от равновесного. При увеличении диаметра пузыря до отрывного отклонения действительного состава пара от равновесного уменьшается [106]. [c.350]

Равновесия трех и более компонентных смесей (тер-фенильные смеси, газойль, гидротерфепил, ПАБ) пока изучены недостаточно. Указанные смеси в процессе перегонки разделяются на отдельные фракции, а поэтому часто называются раздельнокипящими. Для этих систем исследования температур кипения (точнее, начала кипения) при атмосферном давлении показали, что состав исходной жидкой смеси изменяется [Л. 5]. Следовательно, для смесей, у которых состав жидкости и пара не является постоянным, процесс парообразования в условиях p= onst протекает при различных температурах. Исследования давления насыщения, как правило, проводятся статическим методом, т. е. в пьезометре постоянного объема по изохоре. Однако в этом случае давление насыщения при одинаковых температурах опыта будет зависеть от количества вещества в пьезометре (от отношения объемов V"/V). В ряде исследований индивидуальных веществ обнаружена существенная зависи- [c.123]

Голицын одним из первых обратил внимание на сильное замедление релаксации плотности. Он поставил серию интересных опытов [317], по сделанные им выводы нуждаются в некотором уточнении. Если заданы температура и давление вещества, то в состоянии термодинамического равновесия плотность закритической фазы однозначно определена этими параметрами. Наблюдаемые длительное время изменения плотности в частях системы свидетельствуют не об отсутствии такой однозначности, как думал Голицын, а о необычайно малой скорости приближения к равновесию. Еще более наглядно, чем в однокомпонентных системах, замедление установления вещественного равновесия около критической точки жидкость — пар проявляется в двойных смесях [328, 329]. Например, в [329] наблюдалось практически полное прекращение диффузии йода в углекислоте. Леонтович [330] показал, что для разбавленных растворов это явление обусловлено слабой зависимостью химического потенциала как от концентрации, так и от плотности. Теоретическое изучение [c.300]

Допустим, что в паре концентрация низкокипя-щего компонента (например, калия в натрии) равна С". В условиях фазового равновесия жидкость, соответствующая этому составу пара, имеет меньшую концентрацию низкокипящего компонента, равную Сц. Рассмотрим случай полной конденсации неподвижного пара — случай, когда массоперенос вдоль поверхности конденсации много меньше массопереноса при фазовом переходе, в этих условиях пару, поступающему с концентрацией С", соответствует конденсат с той же концентрацией. Давление смеси паров практически одинаково во всем объеме, и все точки для пара и жидкости располагаются на фазовой диаграмме, соответствую щей одному давлению. Следовательно, в случае полной конденсации жидкость будет иметь температуру Гь пар — То, а разность То — Т" означать температурный перепад в диффузионном слое обусловленный многокомпонентностью пара. Точка с кoopдинaтaм Гь С" дает параметры пара у поверхности конденсации. В диф [c.12]

При организации сварочного поста с использованием сжиженных газов подача горючих газов происходит из баллонов. Поступление пропано-бутановой смеси к горелке возможно только при превращении жидкого газа в баллоне в газообразное состояние. Образование газообразной фазы над поверхностью жидкости требует затраты тепла (скрытая теплота испарения). Количество тепла, затрачиваемое на испарение 1 кг составляющих жидкие газы для пропана 102-4,19-10 дж1кг, для бутана 93,3-4,19Х Х10 дж1кг. Во время испарения температура на поверхности жидкости снижается до температуры кипения. Равновесие между жидкостью и газообразной фазой нарушается в момент удаления из баллона пропано-бутановой фракции. Это равновесие изменяется в связи с падением давления паров над жидкостью, благодаря чему она начинает испаряться. Вначале испаряется пропан, содержание которого в жидкости уменьшается, а затем бутан. [c.26]

На рис. 5.6 представлена типичная диаграмма температура кипения—состав для двухкомпонентной смеси веществ. Исходя из условия баланса масс, работа тепловой трубы на диаграмме изо-бразется линией АВ, т. е. средние массовые доли пара и жидкости X в каждом сечении трубы равны между собой. Однако из второго условия вытекает, что пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью, должен быть обогащен более низкокипящей компонентой (НКК)- Это означает, что жидкость в точке В, имеющая состав Х1, будет хотя бы приближенно находиться в термодинамическом равновесии с паром в точке С, имеющим состав Уг- [c.135]

Вест и Эрбар [135] провели расчеты по соотношению Соаве для систем легких углеводородов и пришли к выводу, что оно является очень точным при определении параметров фазового равновесия пар—жидкость и поправок к энтальпии на давление. Барне и Кинг [8] применяли их модификацию для смесей как углеводородов, так и неуглеводородов, а Вильсон [136] показал, что его форма уравнения дает хорошие результаты по поправкам к энтальпии на давление не только для полярных (включая аммиак), но и для неполярных веществ. Эти соотношения рассматриваются в гл. 5. [c.42]

Для типичных смесей закон Рауля представляет собой не более чем грубую аппроксимацию только если компоненты жидкой смеси похожи, например я-бу-тан и изобутан, можно допустить, что величина Yi дейсгвительно близка к единице для всех компонентов при любых составах. Поэтому коэффициент активности играет ключевую роль в расчетах равновесия пар—жидкость. [c.270]

Хотя результаты Эбботта и др. и показывают пределы применимости расчета фазового равновесия пар—жидкость в тройных смесях неэлектролитов только по бинарным данным, эти ограничения часто не являются серьезными для инженерной работы. На практике часто случается так, что погрешности эксперимента по бинарным системам столь же велики, что и ошибки, которые появляются при расчете многокомпонентного равновесия по моделям для параметры которых определяются при использовании только бинарных данных. [c.294]

Если уравнение (8.9.19) представляет собой особо простую аппроксимацию, то уравнение ЮНИКВАК и уравнение Вильсона могут быть распространены на многокомпонентные смеси не только без использования такой аппроксимации, но и без привлечения параметров тройных (или высших) взаимодействий. Опыт показывает, что равновесие пар—жидкость в многокомпонентных смесях может быть рассчитано с достаточной для инженерной практики точностью по уравнениям Вильсона, НРТЛ или ЮНИКВАК, но для этого необходимо иметь навык определения параметров бинарного взаимодействия. [c.294]

Параметры и Л Ак1 ф Ац это параметры групповых взаимодействий, которые зависят от температуры. Их значения получаются в результате обработки данных по равновесию пар—жидкость. Значительный список таких параметров приведен в работе Дерра и Дила [22]. Важным моментом является то, что при фиксированной температуре эти параметры зависят только от природы групп и, предположительно, не зависят от природы молекулы. Поэтому групповые параметры, полученные из имеющихся экспериментальных данных для одних смесей, могут быть использованы для расчета коэффициентов активности в других смесях, которые не содержат тех же молекул, но содержат те же самые группы. [c.313]

При рассмотрении равновесия пар—жидкость при высоких давлениях часто приходится иметь дело со сверхкритическими компонентами. Нас часто интересуют смеси при температуре, превышающей критическую температуру одного (или возможно нескольких) компонентов. Как в этом случае рассчитывать стандартную фугитивность сверхкритического компонента . Обычно в качестве стандартного состояния рассматривают чистую жидкость при температуре и давлении системы. Для сверхкритического компонента состояние чистой жидкости при температуре системы является гипотетическим, и поэтому простые пути для расчета его фугитивности отсутствуют. Проблема сверхкритического гипотетического стандартного состояния может быть снята путем использования несимметричного условия для нормализации коэффициентов активности [66, гл, 6]. На этой основе разработано неслько корреляций для инженерных применений [61, 67], Тем не менее при использовании несимметрично нормализованных коэффициентов активности возникают определенные вычислительные трудности, особенно для многокомпонентных систем, поэтому использование такого подхода в инженерной практике не очень популярно. [c.325]

Для расчета равновесия пар—жидкость предлагались многие уравнения состояния. Для смесей сравнительно простых молекул эти уравнения часто давали полезные результаты. Наиболее ярким примером является уравнение Бенедикта—Вебба—Рубина (и его модификации различных авторов), которое применимо к смесям легких углеводородов и в меньшей степени к смесям, содержащим также двуокись углерода и сероводород (см. разделы 3.9 и 4.6). [c.328]

Как раз по этим причинам столь много внимания уделяется модификациям уравнения состояния Редлиха—Квонга, о которых шла речь в гл. 3 и 4. Особенно эффективной оказалось модификация, предложенная Соаве [82], которая часто дает хорошие результаты при расчетах равновесия пар—жидкость в углеводородных смесях [см. уравнение (3.5.15) и табл. 4,1]. Это объясняется, по крайней мере частично, использованием для определения констант уравнения данных по давлениям паров чистых компонентов. В результате уравнение Соаве, надежное почти всегда при расчете констант равновесия К, обычно дает неправильные значения плотности жидкости. [c.331]

Для бинарных смесей с полным смешиванием авторы работы [9] приняли параметр уравнения НРТЛ а у равным 0,3. Затем по данным равновесия пар-жидкость были определены параметры Гц и хц. Поскольку получить единственные значения этих параметров из данных по равновесию пар—жидкость невозможно, использовалась предложенная Абрамсом и Праусницем [3] корреляция для выбора, применительно к полностью смешивающимся парам, тех наборов параметров, которые точно воспроизводят предельный коэффициент распределения при бесконечном разбавлении для третьего компонента. Другими словами, выбраны были те параметры НРТЛ и X , которые не только описывают в пределах погрешности эксперимента бинарные данные по равновесию пар—жидкость, но и дают экспериментальное значение определяемое как [c.334]

Выводы и рекомендации. Нет единой корреляции, которая всегда была бы удовлетворительной для учета влияния концентрации на коэффициенты диффузии вжидкости. Здесь рекомендуется метод Вайнеса [уравнение (11.11.3)] как хорошо проверенный и в большинстве случаев точный. Кроме того, он наиболее легко применим и не требует знания вязкости смеси. Однако значение д 1п а) д 1п х) должно быть известно или определено на основании других источников, таких как данные по равновесию пар—жидкость. Эту корреляцию не следует использовать для-сильно ассоциированных смесей, по и никакого другого рабочего метода в таком случае не имеется. [c.502]

Значения коэффициентов активности обычно получают по данным о равновесии пар—жидкость или исходя из какой-либо модели жидкости, как это рассмотрено в гл. 8. Для межфазной поверхности никакие непосредственные измерения невозможны, поэтому должна быть принята модель жидкости. Гильдебрант и Скотт [26] трактуют случай идеальной межфазной поверхности у1= 1), в то время как Эккерт и Праусниц [13], а также Спроу и Праусниц [55] используют теорию регулярных растворов для описания фазы. Во всех случаях Л аппроксимируется как где — мольный объем чистого компонента 1, а Л о — число Авогадро. Спроу и Праусниц успешно применили уравнение (12.5.4) к ряду различных неполярных бинарных смесей и точно рассчитали поверхностное натяжение От- Даже для полярных смесей был достигнут некоторый успех, хотя в этом случае для межфазной поверхности использовалось модифицированное выражение Вильсона для коэффициентов активности и одна эмпирическая константа была сохранена, чтобы достигалось лучшее соответствие рассчитанных значений От экспериментальным данным. [c.527]

Бейли уравнение для коэффициентов диффузии в бинарных газовых смесях при низких давлениях 475 Бендера метод расчета равновесия пар-жидкость 330 Бенедикта — Вебба — Рубина уравнение состояния [c.581]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...