Определение равновесных составов жидкости и пара и температуры кипения

Цель работы. Измерение температур кипения смесей различного состава бинарной системы при заданном давлении, определение равновесных концентраций пара и жидкости для каждой смеси и построение диаграмм температура — состав и состав пара — состав жидкости. [c.162]

На различии в равновесных составах жидкой и паровой фаз основано разделение неограниченно растворимых жидкостей перегонкой. На диаграмме кипения верхняя линия /д/ц выражает зависимость температуры конденсации пара от его состава. Нижняя линия /д/в выражает зависимость температуры кипения раствора от его состава. Диаграмма двумя линиями разделена на три поля. Поле / — область существования пара (С = 2 — 1 + 1 =2) поле 2 — область существования жидкости (С = 2 — 1 + 1 =2), системы однофазны, имеют по две степени свободы, т. е. произвольно можно задавать температуру и состав без нарушения равновесия поле 3 характеризует двухфазное состояние системы (пар и жидкость) с одной степенью свободы (С = 2--2+1 = 1), т. е. произвольно можно задавать только один параметр. Каждой температуре кипения соответствуют определенные составы жидкой и паровой фаз. Любая фигуративная точка в поле 3 (например, точка а) отражает валовый (общий) состав системы. Чтобы найти составы фаз, необходимо провести изотерму через точку а. Состав жидкой фазы определяется точкой / (Хв = 0,2), паровой — точкой 2 (уд = 0,6). Пар обогащен компонентом В. Согласно закону Коновалова, прибавление легколетучего компонента В в исходный раствор, например до состава х , вызывает понижение температуры кипения исходной жидкости (от <1 до /г). При изотермическом изменении валового состава системы (от х = 0,4 до Хв = 0,5, что на диаграмме соответствует перемещению фигуративной точки а в точку Ь) число фаз и их составы остаются прежними (лр = 0,4 у = 0,6), но происходит [c.95]

При определенной концентрации смеси имеют постоянную максимальную или минимальную температуру кипения. Такие смеси получили название азеотропных или нераздельно кипящих, для которых справедлив второй закон Коновалова, в соответствии с которым при постоянной минимальной или максимальной температуре кипения состав равновесного пара над смесью равен составу жидкости. [c.988]

Из определения изобарных кривых равновесия следует, что одна из них характеризует жидкую, а другая паровую фазу бинарной двухфазной равновесной системы. Так, некоторому составу х/ жидкой фазы (фиг. 12) отвечает фигуративная точка С на изобарной кривой равновесия АСВ, которая показывает, что жидкость указанного состава будет находиться под заданным внешним давлением при точке начала кипения, если ее температура будет равна il. При этом пар, равновесный этой жидкости, должен иметь состав у , отвечающий фигуративной точке О, лежащей на одной горизонтали с С. Кривая АСВ жидкой фазы называется линией точек начала кипения, а кривая АОВ паровой фазы — линией точек начала конденсации или точек росы. [c.89]

Цель работы. Определение температур кипения смесей различного состава (для данной бинарной системы при данном давлении), установление равновесных концентраций паров и жидкостей и построение на основании опытных данных диаграмм температур а—с остав и состав пар а—с остав жидкости. [c.196]

Рис. 118 и данные табл. 31 показывают, что при заданном постоянном давлении определенному составу жидкости отвечает вполне определенный состав паров, равновесных с ней, и определенная температура кипения. [c.332]

На диаграмме кипения обычно показаны температуры кипения и равновесные составы двойных смесей при постоянном давлении (табл. И/4, ряды IV и V, см. приложение, стр. 579). В системе координат с г в качестве ординаты и хв в качестве абсциссы наноспм кривую кипения 1 и кривую конденсации 2, концы которых совпадают. На рис. 44 приведена диаграмма кипения смеси бензол—толуол. Для всех точек выше кривой конденсации 2 смесь находится полностью в парообразном состоянии. Для точек, расположенных между обеилш кривыми, система состоит частично из жидкости и частично из пара, а шш<е кривой кипения 1 находится только жидкость. Предположим, что мы нагреваем смесь состава она начинает кипеть при температуре и паровая фаза будет иметь состав у. Жидкая фаза хв находится в равновесии с паровой фазой у при температуре t. Диаграмма кипения экспериментально определяется так же, как и кривая равновесия (см. главу 4.63) аналогичным путем ее можно использовать для определения необходимого количества теоретических тарелок. На рис. 45 приведена кривая равновесия смеси бензол—толуол, полученная на основании диаграммы кипения. Точки А я В расположены теперь одна над другой. Преимущество диаграммы кипения [c.79]

Наиболее точные результаты определения температур кипе ния и состава равновесных фаз получаются в том случае, когда обе эти операции разделены. Однако нередко в лабораториях (в том числе и в учебных) пользуются менее точными, но ускоряющими опыт приборами, в которых можно одновременно измерять и температуру кипения и состав равновесных фаз. На рис. 26 изображен упрощенный прибор, часто употребляемый в учебных лабораториях. В этом приборе на пути возврата сконденсированного пара из холодильника поставлен кран для отбора пробы дистиллата. После того, как установится постоянная температура, через кран А отбирают несколько капель дистиллата, поступающего из холодильника. В результате отбора состав жидкости несколько изменяется и температура кипения может также измениться. Температура, средняя между начальной и конечной, будет близка к истинной температуре кипения при том условии, что дистиллата отбирается как можно меньше. Прибор следует теплоизолировать. При очень малом количестве. отбираемой жидкости и надежной теплоизоляции даже на таком упрощенном приборе можно получить достаточно точные данные (в том случае, когда исследуемые растворы имеют низкую температуру кипения). [c.113]

Цель большинства процессов переработки природных газов — извлечение определенных компонентов из газовых потоков. Любой процесс переработки осуществляется при постоянном контроле давления, температуры и соотношения между паровой и жидкой углеводородными фазами. При проектировании установок переработки газа или составлении спецификаций необходимо учитывать условия начала кипения и температуру конденсации продуктов, а такж поведение системы пар—жидкость в любой точке внутри фазовой оболочки. Расчеты обычно основываются на допущении равновесного состояния между фазами, т. е. такого состояния, при котором состав жидкости и пара, находящихся в контакте между собой, с течением времени не изменяется. В тех случаях, когда время контакта фаз недостаточно для установления равновесия, применяются различного рода коэффициенты, которые учитывают зависимость процесса от времени. Понятие равновесия не применимо для статических систем, так как скорости испарения и конденсации молекул в таких системах одинаковы и состав фаз практически не изменяется. [c.43]

В литературе описано много конструкций таких приборов. Схема одного из них приведена на рис. 9. Пар, образующийся при кипении в емкости (кубе) А, поднимается во внутренней трубке 5 и конденсируется в холодильнике Сл, конденсат стекает в приемник В, откуда его избыток поступает в куб Л. Температура стенок трубки с помощью внешнего нагревателя 7 поддерживается при температуре кипения жидкости во избежание частичной конденсации пара на стенках трубки и связанного с этим дополнительного разделения компонентов смеси. В течение опыта нижний конец трубки 5 остается частично погруженным в кипящую жидкость, в результате чего пар из паровой рубашки не попадает в холодильник С , а поступает в холодиль-1ШК Сп, где конденсируется конденсат поступает в куб А. Таким образом, в приборе имеет место циркуляция жидкости, отсюда и лазвание метода. Через некоторое время собранный в приемнике дистиллят практически будет иметь состав, отвечающий составу пара, равновесного с жидкостью в кубе А. На основании результатов анализа проб жидкости из приемника В и куба А по уравнению (11.4) или (П.5) нетрудно найти а. Циркуляционный метод дает хорошие результаты, когда величина а исследуемой системы не очень велика. Отмеченное ограничение обусловлено тем, что в процессе циркуляции парожидкостной смеси сосуществующие фазы не находятся в термодинамическом равновесии. При этом особенно заметно составы фаз отличаются от равновесных в системе с большими значениями а вследствие повышенного испарения низкокипящего компонента. Поэтому для определения коэффициента разделения в таких системах целесообразно использовать метод статического уравновешивания фаз. Циркуляционный метод приводит к неточным результатам и тогда, когда коэффициент разделения мало отличается от единицы, поскольку при этом трудно с удовлетворительной точностью определить различие в составах фаз, даже если в распоряжении имеется достаточно чувствительный метод анализа. В этом случае лучше воспользоваться методом релеевской дистилляции. [c.45]

В случаях значительных отклонений от закона Рауля дая смесей жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью — когда происходит расслаивание жидкой фазы — смесь жидкостей имеет постоянную (независимо от количественного соотношения сосуществующих жидких фаз) температуру кипения и паровую фазу строго определенного состава. Поэтому такие смеси нередко называют гетероазеотропными, а состав равновесного (с каждой из сосуществующих жидких фаз при температуре кипения) пара — составом гетфоазеотропа. [c.487]

Определение числа теоретических тарелок по диаграмме равновесия пар— жидкость. Если известны составы дестиллята и жидкости в кубе, можно при помощи построения ступенек на диаграмме равновесия температура—состав найти число теоретических тарелок. Эта операция была описана в разделе 1 на примере графика зависимости температуры кипения от состава. Значительно чаще с этой целью применяют диаграммы равновесных составов пар—жидкость, так как температуры кипения для определения числа теоретических тарелок не существенны. Для того чтобы уменьшить ошибки построения, кривые следует строить на миллиметровой бумаге размером 50 х 50 или 100 X 100 см. [c.36]

Жидкость, имеющая большее давление пара, обладает более низкой температурой кипения (здесь пентан). Для определения состава пара смеси на оси абсцисс откладывают состав смеси и из этой точки проводят вертикаль до пересечения с кривой кипения. Затем из этой точки проводят горизонталь до пересечения с кривой конденсации. Абсцисса полученной точки дает искомый состав пара. Например, при 75 °С кипит жидкость состава h ей соответствует равновесный пар состава I. Жидкость с СбН12 равновесна пару, содержащему 0,83 пентана (точка g, рис. VII. 15, б), а равновесную температуру определяем по рис. VII. 15, а —60 °С. [c.142]

Этот метод основывается па использовании дифференциального уравнения изотерм-изобар в форме (V-61). Производная, стоящая в левой части этого уравнении, оирвдвляет направление хода изотермы-изобары в каждой точке, если изотерма-изобара построена при использовании в качестве независимых переменных концентраций компонентов в паре и если для каждой точки известен состав равновесной жидкости. Рассчитанные по уравнению (V-61) направления хода изотерм-изобар представляются на треугольной диаграмме для каждой точки пара в виде отрезков прямых, являющихся касательными к изотермам-изобарам в рассматриваемых точках. Эти отрезки касательных, взятые в совокупности, характеризуют расположение изотерм-изобар на диаграмме равновесия, построенной в переменных, выражающих состав пара. Найденные расчетным путем направления хода изотерм-изобар могут быть сопоставлены с изотермами-изобарами, определенными экспериментально по температурам кипения смесей. Необходимо отметить, что этот способ оценки надежности опытных данных может быть применен для обработки данных о равновесии как при постоянной температуре, гак и при постоянном давлении, поскольку независимо от условий экспериментального исследования равновесия каждая точка может рассматриваться как принадлежащая некоторой изотерме-изобаре. [c.308]

В литературе известны две работы, посвященные шучению фазового равновесия в системе арго н—кислород. Бурбо и Ишкин [Л. 1] применили для исследования так называемый лейденский метод, в соответствии с которым прошводится определение температуры и давления конца конденсации смеси известного состава, а затем на основании термодинамических соотношений вычисляется состав равновесного пара. Авторы пртодят в своей работе табличные данные для трех изотерм (87, 90 и 95° К) и диаграммы Т-х-у для трех давлений 1,0 1,4 и 2,0 ата. Свойства смеси, определяемые малой разницей в температурах кипения чистых компонентов (около 3°С), делают весьма трудным практическое использование диаграмм Г—х—г/для построения диаграмм х—у (составы равновесных жидкости и пара при постоянном давлении), которые необходимы для расчета ректификации аргоно-кислородных смесей. [c.99]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология