Равновесные линии тепла

В последующие годы развитие химической термодинамики пошло по двум, сначала совершенно независимым линиям. Первая связана с именами Гельмгольца и Вант-Гоффа, вторая — с именем Гиббса, В 1882 г. Гельмгольц в статье под названием К термодинамике химических реакций предложил разделить химическую энергию на две части способную превращаться только в теплоту и способную превращаться в другие виды работы. Первую он назвал связанной, а вторую свободрой энергией- Гельмгольц показал, что для изотермических систем минимум свободной энергии является условием их равновесия. Таким образом, наряду с энтропией появился еще один критерий химического равновесия. Принципиальное значение имел и вывод Гельмгольца о том, что именно значения свободной энергии, а не энергии, проявляющейся путем выделения тепла, будут определять, в каком направлении может действовать химическое сродство. Следующий шаг принадлежал Вант-Гоффу (1884—1887). Оперируя моделью идеального газа, Вант-Гофф установил термодинамическим путем связь между равновесными коицептрациями исходных веществ и конечных продуктов реакции, т. е. вывел теоретически закон действия масс. Вант-Гофф предложил также уравнение, выражающее зависимость константы равновесия (он впервые применил этот термин, так же как и знаки для обратимых реакции) от температуры, установил зависимость между константой равновесия К и работой Е. которую может произвести химическое сродство [c.121]

Равновесная линия в регенераторе строится аналогично равновесной линии абсорбера по известной зависимости от х ,-, причем значение Р2 принимается при температуре, равной температуре кипения раствора при данном х . Подробно расчет регенерации паром, в частности расчет расхода тепла, рассмотрен в главе IV. [c.50]

На рис. 1У-42 показано характерное положение рабочей и равновесной линий при регенерации МЭА-раствора [15]. Из рисунка видно, что форма равновесной линии такова, что она может касаться рабочей линии в точке, соответствуюш ей не концу аппарата нри X = XI или X = х , а средней его части. Следовательно, несмотря на наличие движущей силы десорбции на концах аппарата, процесс десорбции может прекратиться вследствие того, что движущая сила десорбции равна нулю в средней его части. Поэтому при расчете процесса регенерации раствора во многих случаях необходим анализ равновесных условий по всей высоте аппарата, а не только на его концах (как это было сделано выше при расчете расхода тепла но минимальному флегмовому числу вверху регенератора). [c.186]

Таким образом, в регенераторе имеется некоторое критическое сечение при от количества отдувочного пара в котором зависит расход тепла. Если расход тепла, подаваемого в кипятильник, меньше величины, минимально необходимой для десорбции в сечении то процесс не идет (рабочая линия пересекается с равновесной линией). Следовательно, при малых значениях (в данном случае при i 0,15 моль/моль) расход тепла будет выше, чем [c.187]

Построением рабочей и равновесной линий регенератора заканчивают технологический расчет регенератора и расчет расхода тепла. [c.193]

В то же время необходимость глубокой регенерации раствора иногда возникает при тонкой очистке газа. В этом случае при выводе раствора из регенератора двумя потоками можно избежать увеличения расхода тепла. При отводе грубо регенерированного раствора из регенератора в точке 5 (см. рис. 1У-46) угол наклона части рабочей линии ниже точки 5 уменьшается вследствие снижения отношения ЫО [см. уравнение (11,55)] и она приближается к равновесной. линии. [c.194]

Расчет регенераторов сводится к следующему. Определяют технологический режим регенерации (степень регенерации, потоки, расход тепла). Затем строят рабочую и равновесную линии регенератора, определяют число теоретических тарелок (или число единиц переноса). Если известны к. п. д. тарелок или высота единицы переноса, определяют число тарелок или высоту насадки. Исходя из предельных нагрузок по раствору и парогазовой смеси, рассчитывают диаметр аппарата. Зная число тарелок или высоту насадки, рассчитывают сопротивление регенератора. [c.273]

Графический метод, описанный на с. 433 сл., можно применить и к абсорбции концентрированного компонента при условии, что расчетная диаграмма учитывает кривизну рабочей линии, возникающую в результате изменения отношения скоростей потоков газа и жидкости, и кривизну равновесной линии, отражающую неидеальную растворимость. Изменения температуры вследствие выделения тепла при абсорбции могут также оказывать значительное влияние на равновесие в колонне. Тепловые эффекты подробно рассмотрены ниже (с. 459). [c.443]

Нели богатый газ поступает в абсорбер в охлажденном виде, то жидкость может охладиться еще до выхода из колонны вследствие передачи физического тепла газу. Аналогичный эффект наблюдается, если растворитель летуч, а поступающий газ им не насыщен. Если абсорбирующей жидкостью является вода, то испарение ее в ненасыщенный поступающий газ может дать значительный охлаждающий эффект благодаря большой теплоте испарения. В любом из этих случаев жидкость в некоторой средней точке колонны будет теплее, чем в верху или в низу абсорбера. Иногда подобные тепловые эффекты так велики, что рабочая и равновесная линии растворителя могут пересечься, в результате чего растворитель будет испаряться из жидкости в нижней части аппарата и конденсироваться в верхней части. [c.511]

Если абсорбция ведется без отвода тепла или с неполным его отводом, температура Повышается вследствие выделения тепла при растворении газа в жидкости. Повышение температуры ведет к повышению равновесного парциального давления компонента и к сдвигу линии равновесия вверх. Движущая сила при этом уменьшается и условия абсорбции ухудшаются. [c.593]

Если с поршня снять некоторое конечное количество песка, то поршень поднимется, давление газа при этом резко уменьшится (до точки Б), а объем увеличится до равновесной величины (точка В). При снятии с поршня песка конечными порциями происходит расширение газа, который совершает работу за счет подводимого от термостата тепла. Характер такого процесса изображен на рис. П.1 ступенчатой линией 2, а величина работы — заштрихованной площадью, лежащей под этой линией в пределах от начального объема У до конечного У . [c.33]

Схема питается постоянным стабилизированным током. Но в отличие от традиционных мостовых измерений ток питания схемы велик, в результате чего сопротивления и нагреваются их температура будет выше, чем у окружающих металлических стенок камер. Часть тепла нагретых сопротивлений передается окружающим стенкам главным образом благодаря теплопроводности газа-носителя. При постоянных условиях нагрева сопротивлений (постоянная величина тока питания детектора), постоянном расходе газа-носителя (поддерживаемым регулятором) -И постоянной температуре корпуса детектора (для чего он обычно термостати-руется) через некоторое время в обеих камерах устанавливается тепловое равновесие, при котором сопротивления и R2 имеют постоянную температуру, превышающую температуру стенок детектора обычно на 30 — 50 град. Эти сопротивления будут также постоянными, и установится равновесне измерительной схемы моста Уитстона. Такое равновесие, фиксируемое регистратором типа ЭПП-09 в виде нулевой линии , соблюдается до тех пор, пока все перечисленные факторы остаются неизменными, т. е. пока через обе камеры проходит только газ-носитель с [c.65]

Последующий отвод тепла сопровождается одновременной кристаллизацией а- и р-фаз (рис. 5.52), причем этот процесс. ..вариантен (Ф = 3, С=. ..), т. е. проходит оп ири постоянном составе равновесных фаз и. . . . Очевидно, что после полного исчезновения расплава (Ф = 2, С=. ..) фигуративная точка системы покидает точку. .. и при дальнейшем охлаждении смещается вдоль линии Мт в поле механической смеси а- и. ..-фаз. Например, в состоянии М " в равновесии находятся а-фаза состава О и р-фаза состава. .. . [c.290]

Целесообразность таких схем [119] следует из второго закона термодинамики, по которому необходимым условием снижения расхода энергии является увеличение обратимости процесса. Это может быть достигнуто приближением рабочей линии процесса к равновесной. (При обратимом процессе рабочая линия совпадает с равновесной.) Это условие является необходимым, но недостаточным, т. е. оно дает лишь принципиальную возможность снизить расход тепла. Практически этот путь не всегда может привести к желаемому результату, так как снижение потерь от необратимости на одной стадии может сопровождаться увеличением потерь на других стадиях. [c.193]

То обстоятельство, что при бесконечно большом расходе тепла В// в кипятильнике или, что то же, при бесконечно большом весе g R флегмы, стекающей в отделениях колонны, составы встречных паровых и жидких фаз равны между собой, позволяет, не прибегая ни к каким дополнительным данным, при помощи одних лишь равновесных кривых определить минимальное число ступеней необходимых для намеченного разделения. При этом следует учесть, что, поскольку снизу колонны не отбирается нижний целевой продукт, ибо к = 0, состав Уд паров, уходящих с верхней тарелки колонны, должен быть равен составу поступающего жидкого сырья а. На фиг. 59 показано соответствующее графическое построение, проведенное по тепловой диаграмме и по кривой равновесия у — х. На тепловой диаграмме все оперативные линии параллельны и верти- [c.213]

То обстоятельство, что при бесконечно большом съеме тепла d/D в конденсаторе или, что то же, при бесконечно большом весе gjD флегмы, стекающей в отделениях колонны, составы встречных паровых и жидких потоков равны, позволяет, не прибегая ни к каким дополнительным данным, при помощи одних лишь равновесных кривых определить минимальное число ступеней контакта, необходимых для намеченного разделения. При этом следует учесть, что состав флегмы, стекающей с нижней тарелки колонны, должен быть равен составу поступающих сырьевых паров, ибо, во-первых, они пересекают один и тот же горизонтальный уровень и, во-вторых, верхний продукт из колонны не отбирается. На фиг. 71 показано соответствующее графическое построение на тепловой диаграмме и на диаграмме у — х. На тепловой диаграмме все оперативные линии параллельны [c.258]

Рассмотрим действие парциального конденсатора укрепляющей колонны. Пусть изотерма на тепловой диаграмме соединяет фигуративные точки равновесных паровой, и жидкой фаз, покидающих конденсатор (фиг. 105). Эти фазы образуются за счет частичной конденсации паров Gi, поступающих в конденсатор с верхней тарелки колонны (фиг. 104). Пусть в какой-то момент времени состав этих паров равен Vi и их фигуративная точка на тепловой диаграмме расположена в % на линии теплосодержаний насыщенной паровой фазы. Для получения из этих паров Gl, и-меющих состав у , желательных составов х флегмы и V дестиллатных паров их необходимо охладить путем отнятия определенного количества тепла. Количество этого тепла будет пропорционально отрезку йД, если вести расчет на 1 кг поступающего в конденсатор пара, или отрезку , если отнести к единице веса верхнего продукта. Как указывалось выше, состав паров, поступающих в конденсатор, все время уменьшается по содержанию низкокипящего компонента, и поэтому в какой-то последующий момент процесса фигуративная точка паров Gi, постепенно передвигаясь по равновесной кривой теплосодержания, перейдет из в oj и далее в йз- Легко [c.365]

Поскольку растворимость газов зависит от температуры растворителя, то равновесную линию для этого аппарата установить невозможно, пока не изестиа температура растворителя для каждого значения его концентрации. Когда очень разбавленный газ контактирует с большим количеством растворителя, тепловые эффекты, сопровождающие процесс растворения, могут быть столь малыми по сравнению с физическим теплосодержанием жидкости, что колонна будет работать практически в изотермических условиях. В действительности, однако, существует много примеров, когда происходит значительное повышение температуры растворителя. К ним относятся осушка воздуха путем контактирования с концентрированной серной кислотой, абсорбция в ней серного ангидрида, растворение хлористого водорода в воде при получении концентрированной соляной кислоты. В последнем случае количество тепла, выделяющегося при растворении кислоты, столь велико, что его отвод становится лимитирующим фактором при определении максимально достижимой концентрации кислоты. На практике абсорбцию соляной кислоты часто осуществляют без охлаждения, так что жидкость может при этом кипеть. В таких процессах концентрация кислоты бычно не превышает 38 %, хотя степень абсорбции может быть весьма высокой [27]. [c.509]

Ступенчатое изменение количества пара и жидкости по высоте колонны может быть достигнуто не только путем подвода тепла и холода в промежуточных сечениях. Если исходная смесь будет подаваться в колонну в виде нескольких (или даже двух) потоков различного состава, то можно получить ломаную рабочую линию, приближающуюся к равновесной за счет ввода отдельных потоков в соответствующее сечение колонны. [c.254]

Зависимость между флегмовым числом, высотой колонны и расходом теплоносителя (греющего пара). Рассмотрим, как связана величина флегмового числа с рабочей высотой колонны и расходом тепла на ректификацию в двух предельных случаях Я = / ,т и / = со. Рабочая высота колонны пропорциональна числу теоретических ступеней изменения концентрации, которое определяется построением стуг1енек между рабочими линиями и равновесной линией (см. главу X). [c.491]

Уравнение (IV,67), по существу, являемся уравнением рабочей линии в упрощенном виде с учетом указанных допущений. Уравнение (IV,59) для ( jnin, i является уравнением рабочей линии, касающейся равновесной линии. В реальном процессе Q > min, / Следовательно, при заданном x температура парогазовой смеси I/ ii (Ppgr, соответственно Фг Ф (Рр , ip. По существу, в уравнение (IV,67) заложено одно из двух допущений либо при расходе тепла Q > i устанавливается термическое равновесие на каждой тарелке, т. е. температура раствора, стекающего с нее, равна температуре парогазовой смеси, уходящей вверх (т. е. г.пгс = = ii, ж)- Тогда a > т.е. отсутствует равновесие процесса десорбции и ж >> либо в любой точке регенератора = кип [c.191]

Слабый тепловой эффект. Основным вопросом при расс.мотрении теплового эффекта является определение линии равновесия, зависящей от температуры жидкости. Слабый тепловой эффект можно учесть, исходя из температуры жидкости наверху и внизу абсорбера. Первая определяется внешними условиями (например, тепло-съемом в контуре подачи жидкости), а последняя — из энергетического баланса всего абсорбера. Эти температуры обусловливают рэстворимость газа на концах абсорбера и таким образом определяют наклон равновесной кривой в точках, соответствующих составу жидкости на входе в абсорбер и на выходе из него. Если приближенная равновесная линия, проведенная через эти конечные точки, имеет не слишком большую кривизну, то можно предположить, что движущая сила, рассчитанная по такой зависимости, достаточно точна, [c.419]

Если, исходя из фигуративной точки R х , q ) нижнего продукта и полюса 5/(a j, путем попеременного проведения конод и оперативных линий переходить снизу вверх, от тарелки к тарелке, то мы до тех пор будем получать обогащение фаз, пока наклон оперативной линии будет больше наклона соответствующей коноды, выходящей из точки ее пересечения с линией энтальпий жидкой фазы. Однако но мере приближения к равновесным концентрациям определяющей коноды наклоны оперативных линий и конод все более сближаются и в пределе при достижении этих концентраций должны совпасть. Поэтому по мере приближения к рассматриваемой паре равновесных составов обогащение фаз непрерывно уменьшается и для достижения этих составов теоретически требуется бесконечно большое число тарелок. Иначе говоря, эти равновесные составы являются при данном расходе тепла в кипятильнике теоретически недо- [c.148]

Пусть выбран определенный съем тепла (НО в парциальном конденсаторе, больший мпнимального. По известному сИО и по энтальпии Q дпстиллята можно при помош.и (IV.37) рассчитать и нанести на график полюс 82 (г/ , Если при помощи равновесных данных из точки В (у , Q ), расположенной на линии энтальпий насыщенного пара, провести конодудо пересечения [c.163]

I — выделяющееся тепло недостаточно для поддержания реакции 2 — линия материального баланса а —линия равновесной стеренн превращения 4 — линия теплового баланса [c.227]

Эксплуатационная характеристика реактора изображена на рис. 1 нижней кривой. Эта кривая строится путем постепенного снижения отношения кислород топливо при постоянном отношении водяной пар топливо. Здесь отмечены точки, найденные расчетом при различном содержании непреврашенно-го углерода непревращенный углерод выражен в процентах от веса углерода, содержащегося в технологическом топливе. Каждая из этих точек соединена связующими линиями с соответствующей точкой на теоретической кривой и таким образом показывает уровень, который может быть достигнут при нулевом образовании кокса, нулевых потерях тепла и равновесной степени превращения метана. Совершенно очевидно, что оптимальный режим эксплуатации для промышленного реактора лежит в области, находящейся слева от максимального значения термического к. п. д. для холодного газа. Точное положение этого оптимума зависит от относительной стоимости кислорода и топлива непосредственно на установке и, в значительно меньшей степени, от расходов, связанных с удалением или ликвидацией непревращенного углерода - [c.189]

Возможные жидкие компактные состояния индивидуального вещества L. заключены между линиями плавления ZH.A. и кипения (нижней пограничной кривой) A. .. Переход от плавления к кипению при постоянном давлении требует подвода строго определенного количества тепла. Процесс сопровождается увеличением температуры и некоторым повышением удельного объема. Возможен переход к состоянию кипения при постоянной температуре и понижении давления в системе (линия T= onst в координатах p-v). Линия A. . одновременно представляет и значения равновесных давлений пара над жидкостью при соответствующих температурах. [c.18]

Так, например, если исходной системе, недогретой до точки начала кипения, фигуративная точка которой о расположена в нижней однофазной области тепловой диаграммы (фиг. 45), сообщить тепло, меньшее, чем измеряемое отрезком то ее фазовое состояние не изменится. Если сообщаемое тепло будет равным 0 1, то система придет в насыщенное состояние, так как ее фигуративная точка перейдет на линию теплосодержаний жидкой фазы. Если сообщаемое системе тепло будет больше LoLl, но меньше о 2> то фигуративная точка системы перейдет в двухфазную область и система разделится на две равновесные фазы. Если сообщаемое тепло еще более увеличить и довести до то система придет в состояние насыщенного пара, так [c.152]

Получить ответ на этот вопрос можно из рассмотрения тепловой диаграммы. Каждому определенному значению тепла кипятильника от нулевого до бесконечно большого отвечает согласно доказанному выше своя пара равновесных составов Х и у, (фиг. 56). На продолжении коноды, проходящей через фигуративные точки этих равновесных фаз, лежит полюс определяющий на тепловой диаграмме соответствующий минимальный расход тепла в кипятильнике. Из того же полюса выходит пучок оперативных линий, определяющих согласно уравнению (V. 32) составы встречных на одном уровне колонны неравновесных фаз. [c.207]

Исходя из некоторого наперед заданного состава х нижнего продукта и последовательно проводя из полюса 5 оперативные линии, мы до тех пор будем получать обогащение фаз при переходе с тарелки на тарелку, пока наклон оперативной линии будет больше наклона соответствующей коноды, выходящей из точки ее пересечения с линией теплосодержаний жидкой фазы. Однако по мере приближения к равновесным составам х,- и жидкой и паровой фаз, отвечающим условию минимума принятого расхода тепла в кипятильнике, наклоны оперативной линии и коноды будут все более сближаться и в пределе при достижении этих составов должны будут совпасть. [c.207]

Изотерма, проходящая через фигуративные точки равновесных фаз, определяет в своем пересечении с вертикалью Уд = onst полюс Sa (фиг. 66), из которого выходит пучок оперативных линий. Абсциссы точек пересечения оперативных линий с линиями теплосодержаний насыщенных паровой и жидкой фаз отвечают составам встречных на одном горизонтальном уровне паровых и жидких потоков соответственно. Исходя из некоторого заданного состава Уд верхнего продукта и последовательно проводя из полюса оперативные линии, мы при переходе с тарелки на тарелку сверху вниз по высоте колонны до тех пор будем получать обогащение фаз высококипящим компонентом, пока наклон оперативной линии будет больше наклона соответствующей изотермы, выходящей из точки пересечения этой оперативной линии с линией теплосодержаний паровой фазы. Однако по мере приближения к равновесным составам жидкой и паровой фаз, отвечающим условию минимума принятого значения съема тепла в парциальном конденсаторе, наклоны оперативной линии и изотермы будут все более сближаться и в пределе при достижении этих составов должны будут совпасть. [c.251]

Из рассмотрения тепловой диаграммы (фиг. 66) легко заключить, что чем ближе наклоны оперативной линии и соответствующей коноды, тем меньше обогащение фаз, достигаемое в рассматриваемой ступени контакта. Поэтому по мере приближения к той паре равновесных составов, которая своей продолженной изотермой определяет положение полюса S , обогащение фаз высококипящим компонентом при переходе сверху вниз от тарелки к тарелке все более й более уменьшается и для точного достижения этой пары равновесных составов теоретически требуется бесконечное число тарелок. Иначе говоря, эта пара равновесных составов является при данном съеме тепла в парциальном конденсаторе теоретически недостижимой. По этой причине эти составы называются предельными или граничными составами для заданного значения съема тепла. [c.251]

Предварительный подогрев поступающего в плазмохимический реактор газа за счет тепла нитрозных газов на выходе из реактора (линии 4,5 рис.4) сяосоЛтвует снижению удельных энергозатрат на синтез окиси азота. Если допустить, что механизм автозакалки эффективен до температур подогрева исходной смеси, определяемой положением линии рабочих концентраций касатеяьной к равновесной кривой С.%о в точке перегиба, то [c.227]

Гаузен [49] теоретически разработал обратимый процесс разделения воздуха, состоящий из противоточной конденсации в укрепляющей секции и противоточного испарения в отпарной секции, при этом рабочая линия процесса совпадает с равновесной кривой, т. е. во всех сечениях аппарата существуют условия равновесия. Из рассмотрения обратимого процесса разделения следует, что для уменьшения необратимости действр тельного процесса тепло конденсации орошения необходимо отводить но всей высоте укрепляюще секции, а тепло образования паров подводить по все высоте отпарпо секции. Реализация этих требовани в колонне, состоящей из противоточного конденсатора и противоточного испарителя, выполняющих [c.50]

Представим себе, что для некоторого тела, нормального в отношении термодинамических свойств, на диаграмме р, v) через какое-то состояние 1 проведена адиабата, отрезок изохоры (кверху) и отрезок (вправо) линии уровня внутренней энергии (рис. 10). Любого состояния в области а между адиабатой и линией уровня энергии можно достигнуть из 1 посредством неравновесного расширения всякого состояния в области р между адиабатой и изохорой можно достигнуть посредством неравновесного адиабатного сжатия наконец, все состояния в области у между изохорой и линией уровня энергии достижимы из 1 сочетанием неравновесного адиабатного расширения и неравновесного адиабатного сжатия. Любое из состояний, лежащих влево от адиабаты, например О, недостижимо посредством адиабатного процесса. Энтропия 5 в состоянии 1 по отношению к О есть мера этой полной адиабатной недостижимости О из 1. Для перехода из / в 6/ нужно отнять у тела некоторое минимальное количество тепла поскольку этот минимум достигается при равновесном (квазистатическом) переходе, постольку энтропию можно определить, исходя из рассмотрения одних только равновесных процессов. Если бы можно было отнятое у тела тепло превратить в работу без компенсации, то, включив механизм этого превращения в рассматриваемую систему, мы пришли бы к выводу, что всякое состояние О всегда адиабатно достижимо из любого другого состояния 1. Отсюда ясно, что полная адиабатная недостижимость является следствием второго начала. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология