ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Равновесие из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Концентрационные шкалы и диаграммы помогают сформулировать и наглядно изобразить правило смешения (разделения) веществ — компонентов и их смесей, известное как правило рычага . [c.759] Это соотнощение можно представить в виде находящегося в равновесии рычага II рода с характерными силами — количествами веществ ту и Шс, точкой опоры и плечами. [c.760] Равенство первых двух отношений дает уравнение линии смешения Хс = Легко видеть, что при /И2 = О (в смеси содержится только вещество I) получается х = Х , х/ = — линия смешения проходит через точку 1. Аналогично при mi = = О (в смеси только вещество 2) имеем х = xj , х/ = Х2 — линия смешения проходит через точку 2. По форме соотношения (р) видно, что это уравнение прямой х = f x/), в этом можно убедиться, перемножив наперекрест разности концентраций после сокращений остаются только слагаемые, содержащие Хс и х/ в первой степени. Таким образом, линия смешения в треугольной диаграмме есть прямая, проходящая через точки исходных веществ, взятых для смешения. [c.761] В обобщенной форме правило рычага для тройных смесей имеет вид соотношения (н). [c.761] Таким образом, смешение веществ (математически — их сложение) или обратная операция — разделение смеси на составляющие (математически — вычитание) — происходит в соответствии с правилом рьпага. В зависимости от конкретной постановки задачи используют правило рычага I рода или (чаще) II рода. Заметим, что правило рычага используется не только применительно к концентрационным диаграммам, но и для диаграмм типа состав — свойство такие ситуации будут рассмотрены в некоторых последующих главах. [c.762] В стационарных массообменных процессах концентрация (а также / и / ) в любой точке аппарата тоже не изменяются во времени. Однако при проведении таких процессов система обменивается субстанцией (в аспекте массообмена — прежде всего веществом) с внешней средой в результате в системе возникает поле концентраций. Эти обстоятельства устанавливают неравновесность фазовых составов в системе, а отклонение от равновесия является предпосылкой массообмена. [c.763] Каждая фаза задается совокупностью — вектором — концентраций пусть для фазы х характерен состав X (хь Х2, хз. ..), для фазы — V 1у[, У2, Уг. ..), причем одинаковые индексы при X и у указывают на принадлежность концентрации к одному компоненту. Тогда в условиях равновесия X и V — равновесные составы концентрации любого компонента х, и у, — равновесны. Линия (реально проведенная или мысленная), соединяющая эти составы (точки в фазах), называется равновесной иодой (иногда — конодой) это тоже вектор, его обычно считают направленным в сторону преимущественного перехода компонентов при неравновесных составах фаз. [c.763] В случае двухфазных трехкомпонентных систем, вообще говоря, необходимо использовать две треугольные диаграммы, где определенным (не всегда — любым) точкам одной из них поставлены в соответствие равновесные точки другой. Работать с двумя диаграммами неудобно, и поэтому равновесие в фазах изображается в одной общей треугольной диаграмме (рис. 10.6,6). Равновесные точки при этом соединяются нодами, концы которых принадлежат разным фазам. В ряде случаев удается найти для нод геометрические места их концов в разных фазах, в других случаях — только признаки (параметры, например температуры), позволяющие установить концы нод-отрезков. Детально такое представление равновесия рассматривается в некоторых последующих главах (12, 13, 17). [c.764] Для многокомпонентных систем, когда число компонентов в какой-либо фазе больше трех, геометрические представления теряют наглядность в этом случае прибегают к векторным представлениям . [c.764] Поскольку при анализе процессов массопереноса осуществлен переход от химических потенциалов к концентрациям (именно последние используются в диаграммах типа у — х, вообще при представлении потенциальных полей), то прямое сравнение концентраций (их сложение, вычитание, использование их разности в качестве движущей силы) допустимо только в пределах одной фазы. В общем случае нельзя судить о направлении переноса компонента, сопоставляя уровни концентраций у и х,или выражать движущую силу в форме (з — х). В массообмене численные значения концентраций (они играют роль потенциалов) в разных фазах впрямую несопоставимы, нередко у них и разные размерности (потому что разные базы выражения концентраций кг А/кг Г и кг А/кг Ж, где Г и Ж — газовая и жидкая фазы). Здесь для сопоставления концентраций используются разные подходы. [c.765] В рассматриваемом смысле процессы массообмена можно считать обратимыми, все определяется положением точки сопряженных концентраций относительно линии равновесия. Массообмен становится практически необратимым, если переносимый компонент переходит (в результате химической реакции) в другую фазу, выводимую из зоны межфазного контакта (простой пример для системы газ — жидкость химическое связывание компонента и выпадение полученного химического соединения в осадок). [c.766] Описание равновесия имеет конкретные особенности в пределах каждой группы процессов по КФ-классификации, иногда оно специфично для отдельных технологических приемов. Это может быть связано с некоторыми особенностями, присущими группе технологических приемов или отдельному приему, либо с недостаточной проработанностью (теоретической, экспериментальной) самого технологического приема или равновесного состояния. В отдельных случаях описание равновесного состояния пока остается обособленным и не включено в общую систему представлений о равновесии, в основном — в силу традиций и психологического сопротивления (здесь просто нужно время. ..). [c.766] Способы представления равновесия детализируются в главах, посвященных анализу конкретных технологических приемов. [c.766] Вернуться к основной статье