ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы фазового равновесия в многокомпонентных системах из "Ректификация воздуха" Условия равновесия. Между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из нескольких Компонентов, происходит массо- и теплообмен. Молекулы из жидкой фазы непрерывно переходят в паровую фазу, а из паровой фазы — в жидкую. При достаточных времени и поверхности контакта система приближается к равновесному состоянию, при котором числа молекул каждого компонента, переходящих из жидкой в паровую фазу и обратно, равны между собой и составы жидкой и паровой фаз остаются постоянными. [c.29] Как было показано Гиббсом [31, 36], необходимые й достаточные условия равновесия изолированной системы йи=0 (при постоянных 5 и К). [c.30] Эквивалентным критерием равновесия является также dZ= О (при постоянных р и Т). [c.30] Уравнения (18) и (19) представляют собой условия термического и механического равновесия. Уравнения (20) характеризуют равновесное распределение компонентов при равновесии химические потенциалы компонентов во всех фазах одинаковы. [c.30] Общее давление для идеальных растворов с идеальным газом в паровой фазе при 7= onst является линейной функцией состава жидкости p = Zp°Xi. [c.31] Из сопоставления последнего выражения и уравнения (26) видно, что при р° р1 Уг Х1, т. е. содержание ВКК в паре меньше, чем в жидкости. [c.31] Больщииство реальных систем, в том числе систем, состоящих из кислорода, аргона и азота, не подчиняются законам идеальных растворов. Данные о равновесных соотношениях для реальных систем определяют по результатам экспериментальных исследований. [c.32] Опыты можно производить как при заданной температуре, так и при заданном давлении (одинаковыми для смесей различного состава). [c.33] Целью обработки данных по фазовым равновесиям является, во-первых, получение зависимостей, удобных при расчетах процессов разделения (испарения, конденсации и ректификации), и, во-вторых, проверка термодинамической согласованности экспериментальных данных. [c.33] Для термодинамических расчетов процессов разделения необходимы зависимости между давлением, температурой и составами равновесных фаз — жидкости и пара. Могут быть получены зависимости, как выражающие непосредственную связь между указанными свойствами, так и использующие промежуточные функции. В качестве последних применяют и а . [c.33] Зависимости между свойствами могут выражаться аналитическими, численными и графическими методами. Графические методы наиболее удобны при ручных расчетах процесса ректификации, а аналитические — при расчетах на ЭЦВМ. [c.33] Интервал и точность равновесных соотношений определяются требованиями, возникающими при расчетах процесса ректификации. Кроме того, равновесные данные должны быть термодинамически согласованы, т. е. удовлетворять одной из форм уравнения Гиббса—Дю-гема. [c.33] Это выражение, получившее название уравнения Гиббса—Дюгема, имеет исключительно важное значение при обработке экспериментальных данных по фазовым равновесиям. [c.34] С учетом выражения (20) это уравнение связывает равновесные параметры жидкой и паровой фаз, обозначаемой двумя штрихами (в дальнейшем верхние индексы при ц опускаются). [c.34] Эта величина может быть также определена по уравнению AS = — (dAZ дТ)р,х.. [c.35] При известных зависимостях v и v от Т, p к состава это уравнение при Г= onst можно привести к виду, непосредственно связывающему параметры, определяемые при исследовании равновесия системы жидкость— пар (см. ниже). [c.35] Интегрирование уравнений (34) и (35) или (38) приводит к одинаковым результатам. Выбор той или иной формы уравнений зависит от характера раствора, интервала и количества экспериментальных данных, требуемой точности, типа зависимостей, выражающих отклонения от идеальности паровой фазы и т. п. [c.35] Вернуться к основной статье