ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные законы термодинамики равновесных систем из "Процессы и аппараты нефтегазопереработки" Правило фаз. В процессах массообмена контактирующие фазы обмениваются веществом и энергией. При этом обе фазы стремятся достичь состояния равновесия, при котором скорости перехода вещества из одной фазы в другую становятся одинаковыми. Составы находящихся в равновесии фаз будут существовать неизменными как угодно долго. [c.229] При равновесии во всех частях системы должны быть постоянными давление и температура, так как в противном случае будут протекать процессы массо- и теплообмена между различными частями системы. Система может быть гомогенной, если свойства всех ее частей одинаковы или изменяются непрерывно от точки к точке. Система называется гетерогенной, если две или более гомогенных систем разделены поверхностями раздела. [c.229] При депарафинизации масел получается двухфазная система жидкая фаза (раствор масла в растворителе) и кристаллы парафинов. Каждая из этих фаз является многокомпонентной смесью. [c.230] Число степеней свободы системы — это число независимых переменных (температура, давление, концентрации компонентов), которые можно произвольно в определенных пределах изменять, не изменяя равновесия системы (числа и свойств фаз). [c.230] Из формулы (ХП1,1) следует, что в равновесной системе (L = 0) число сосуществующих фаз не может быть более и + 2. Для однокомпонентной двухфазной системы (например, углеводород и его пар) L = 1 + 2 — 2 = 1. Поэтому достаточно задать температуру или давление, чтобы смесь пришла в состояние равновесия (насыщенный пар). [c.230] Если в такой системе будут присутствовать также кристаллы (N = 3), то L = О, и такая система может существовать только при определенном давлении (температуре). Для двухкомпонентной двухфазной системы L = 2 + 2 — 2 = 2. В этом случае необходимо задать два характеризующих систему параметра из трех (давление, температуру, концентрацию компонента), чтобы система стала равновесной. [c.230] В соответствии с правилом фаз для двухфазных систем L = п, т. е. число степеней свободы системы равно числу компонентов. Поэтому для многокомпонентных систем число степеней свободы может быть весьма велико. [c.230] Если система состоит из двух взаимно нерастворимых жидкостей (например, воды и толуола), то L = 2-f-2 — 3 = 1. Здесь N = 3, так как имеются две жидкие фазы и одна паровая. В этом случае заданное давление определяет температуру и концентрацию в паровой фазе. [c.230] Таким образом, правило фаз позволяет выявить, находится ли система в равновесии (L = 0) или нет (L 1). [c.230] На рис. ХП1-1 приведен график для определения величины г. [c.233] Для расчетов систем реальных газов и жидкостей в уравнениях идеальных газов вместо давлений может использоваться фугитивность паров и жидкости. Фугитивность идеального газа равна давлению его паров. Чем больше фугитивность (или давление), тем более летучим является вещество. [c.233] Размерности фугитивиости и давления совпадают. Для определения фугитивности имеется график (рис. ХП1-2), дающий зависимость коэффициента активности V = [/Р от приведенных давления и температуры. [c.233] Псевдокритические параметры для нефтяных фракций можно определить по ее молекулярной массе М и характеризующему фактору К (рис. ХП1-3). [c.233] Ненасыщенными (перегретыми) парами называются пары, которые при данных температуре и давлении образуют однофазную систему. Жидкая фаза отсутствует. [c.235] Ненасыщенные пары (рис. ХП1-4) могут существовать при данном давлении Р при более высокой температуре (точка В), чем насыщенные пары (точка А ), т. е. их давление при данной температуре Тв меньше, чем давление насыщенных паров (точки В и Лг). [c.235] Константы А, В 1 С определяют экспериментально. [c.235] Из уравнения (ХП1,12) можно определить температуру насыщения паров при данном давлении Р. [c.235] Для определения давления насыщенных паров нефтепродуктов, представляющих собой сложные смеси углеводородов различных классов, предложены графики и формулы (Кокса, Ашворта, Вильсона, В К Н и др.). [c.236] АК — кривая зависимости давления насыщенных паров от температуры К — критическая точка / — область жидкой фазы П — область ненасыщенных (перегретых) паров. [c.236] При известном давлении Р из уравнения (ХП1,14) можно найти температуру кипения углеводородной смеси Т. [c.236] Вернуться к основной статье