Фазовая диаграмма конденсации пара в жидкость

Имеется немало примеров того, что параметры фазового равновесия жидкость — пар для смесей играют важную роль при расчетах теплообмена. В то время как точка кипения для чистых компонентов при данном давлении фиксирована, для смеси такая ситуация не сохраняется. Диапазон температур, в котором имеет место кипение (или конденсация) при заданном давлении, зависит от состава смеси. На рис. 3 представлена диаграмма температура — давление типичной смеси легких углеводородов. Состав системы в целом, фазовое равновесие которой представлено на рис. 3, является постоянным. Составы паровой и жидкой фаз будут меняться от точки к точке. При анализе рис. 3 сразу видно различие в свойствах смеси и чистого вещества. Критическая температура чистого компонента определяется как температура, выше которой в веществе исчезает различие между жидкостью и паром. Очевидно, что такое определение неприменимо к исследуемой смеси. Здесь существует диапазон температур выше критической температуры, в котором жидкость некоторого состава может существовать одновременно и в равновесии с паром. Для чистого компонента критическое давление [c.166]

Конденсация пара в жидкость фазовая диаграмма. Конденсацию пара в жидкость или кристалл можно рассмотреть с помощью р-Г-диаграммы (рис. 1.3), [c.16]

Пар, образующий конденсат двух смешивающихся жидкостей. Если охладить бинарную смесь паров, в которой мольная доля более летучего компонента равна у , до точки росы Та, го образуется конденсат с составом х <.у . Этот процесс изображен на фазовой диаграмме (рис. 4), где показаны температуры кипения жидкости и конденсации пара соответственно как функции концентраций жид- [c.91]

НО, чтобы стадии конденсации в ректификационной колонке были полностью разделены. В некоторой степени фракционирование происходит почти Б любом приборе для простой перегонки, поскольку пар частично конденсируется на стенках колбы и трубки, ведущей к холодильнику, и затем повторно испаряется при соприкосновении с горячим паром, поднимающимся в системе. (Это же явление вызывает основную трудность при построении фазовых диаграмм, так как при этом нужна уверенность, что анализируемый пар характеризует одно и только одно равновесие.) Улучшить ректификационные колонки для перегонной аппаратуры можно, увеличив поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Во-первых, этого можно достигнуть, вставив простую стеклянную трубку между насадкой с холодильником и горлом кипятильной колбы, кроме того, эту трубку можно набить наполнителем (насадкой), увеличивающим ее внутреннюю поверхность. Трубка длиной приблизительно 1 м, наполненная свободно уложенными стеклянными спиральками и нагреваемая электрическим нагревателем примерно до температуры кипения жидкости, часто позволяет получить очень высокую степень разделения компонентов (см. рис. 35.7,6). Ясно, что наполнить колонку намного легче, чем изготовить колонку с тарелками. [c.178]

По фазовой диаграмме I—х—у можно определить температуры кипения и конденсации, а также равновесные составы жидкой и паровой фаз для бинарных смесей при постоянном давлении (рис. 43, ряды IV и V). На этой диаграмме в системе координат с в качестве ординаты н х, у ъ качестве абсциссы строят кривую кипения 1 и кривую конденсации 2, концы которых совпадают. На рис. 44 приведена диаграмма t—х—у для смеси бензол— толуол. Во всех точках, лежащих выше изобарной кривой конденсации 2, смесь находится полностью в парообразном состоянии. В точках, расположенных между кривыми 1 к 2, система состоит частично из жидкости и частично из паров, а ниже изобарной кривой кипения 1 существует только жидкость. [c.75]

Фазовый переход от пара к жидкости на диаграммах идет справа налево. При отводе теплоты происходит процесс конденсации хладагента. Он начинается в точке В и заканчивается в точке А. [c.24]

Случай III. Жидкость, частично смешивающаяся с водой. Этот случай существенно не отличается от случая несмешивающихся жидкостей единственным различием является то, что давления насыщенного пара Б уравнениях (57) и (58) не будут давлениями насыщенного пара чистых веществ, яо должны определяться из фазовой диаграммы, подобной рис. 143, или вычисляться по методам, указанным в гл. XII, раздел. Применение простых законов растворения . Если жидкость заметно смешивается с водой при температуре конденсации, как, например, в случае анилина, то должны наблюдаться значительные потери, если только не применяются какие-нибудь меры для возвращения вещества, растворенного в водном слое. Это можно осуществить или посредством ректификации, или посредством экстрагирования соответствующей жидкостью. [c.687]

Графическое изображение связи между температурой кипения жидкой смеси, составом жидкости и составом получающихся паров при заданном давлении, называемое диаграммой кипения и конденсации, или фазовой диаграммой, приведено на рис. 5-2,6. По оси ординат графика отложена температура смеси, а по оси абсцисс — молекулярные доли компонентов в жидкой и паровой фазах. Зависимость между температурой кипения жидкой смеси и ее составом изображается нижней линией, называемой кривой кипения. Состав получающихся паров в зависимости от температуры кипения изображается верхней пунктирной кривой. Так как в результате полной конденсации паров получается жидкая смесь того же состава, что и паровая, то эту кривую называют линией сухого пара или кривой конденсации. Из диаграммы ясно, что содержание легкокипящего компонента в парах больще, чем в жидкости (у>х). Точки Е и С соответствуют температурам кипения чистых компонентов при заданном давлении. [c.142]

Рис 4.23 Фазовая диаграмма РТ- зона А — перегретый пар, зона В — жидкость, а — линия фазового перехода (кипение — направо, конденсация — налево) при плоской границе раздела фаз (г оо) к — Т критическая точка, когда сг = О и нет гра-ницы раздела [c.310]

Расчетные методики определения концентрации ДЭГ в рефлюксе основаны на том, что состав рефлюкса при полной конденсации паров соответствует составу пара в верхней части десорбера. В качестве исходных данных используют анализ фазовых диаграмм жидкость - пар системы ДЭГ - вода [8]. [c.257]

Рассмотрим другой случай однократного изменения фазового состояния, когда исходная система состава а и температуры находится в состоянии перегретого пара. Чтобы довести эту перегретую систему до насыщенного состояния, необходимо охладить ее до температуры /а. отвечающей точке начала конденсации исходной системы состава а. При этом фигуративная точка системы перемещается из Lo в / 2 и появляется первая микроскопическая капля жидкости, фигуративная точка которой лежит на одной изотерме с точкой О - Если теперь понизить температуру насыщенных паров до некоторого значения 1, промежуточного между точками начала и конца /а кипения исходной системы, то ее фигуративная точка придет в положение L и система будет состоять уже из двух равновесных фаз паровой О и жидкой / , фигуративные точки которых расположатся на кривых конденсации и кипения диаграмм равновесия. Легко заметить, что с понижением температуры однократной конденсации составы равновесных фаз по НКК повышаются. [c.148]

Линии на диаграмме отвечают моновариантным фазовым равновесиям (и = I). Кривая ФК — кривая давления насыщенного пара над жидкостью, кривая кипения и конденсации, кривая фазового рав- [c.582]

Рис. 5-2. Характерные зависимости для бинарных смесей, подчиняющихся закону Рауля. а — упругость паров над кипящей жидкостью в зависимости от состава б —диаграмма кипения и конденсации смеси (фазовая д -диаграмма) в — диаграмма равновесия у = д .

Работа ректификационной колонны основана на разных парциальных давлениях паров компонентов разделяемой смеси. Благодаря разным давлениям паров при равновесии между жидкой и паровой фазами смеси содержание низкокипящего компонента в паровой фазе будет выше, чем в жидкой. Диаграмма фазового равновесия представлена на фиг. 2.2. По этой диаграмме можно судить о взаимоотношениях между паровой и жидкой фазами смеси. Верхняя кривая является кривой конденсации, т. е. зависимостью температуры конденсации смеси от ее состава. Нижняя кривая (кривая кипения) представляет собой зависимость температуры, при которой смесь данного состава начинает кипеть, от состава смеси. Таким образом, при данной температуре равновесные концентрации жидкости и пара изображаются точками [c.93]

Рассмотрим возможные типы диаграмм фазового равновесия жидкость — пар для трехкомпонентных смесей. Диаграмма фазового равновесия трехкомпонентной смеси обычно характеризуется или полем изотермо-изобар, т. е. линиями, соединяющими составы жидкой или паровой фазы, которые соответственно имеют при данном давлении одинаковую температуру кипения или конденсации, или дистилляционными линиями. Между первым и вторым типами линий имеется полное соответствие, заключающееся в том, что через каждую точку состава фазы проходит одна изотермо-изобара и одна дистилляционная линия. [c.189]

Из рис. 2 следует, что определяется положением рабочих линий в обеих частях колонны, к-рое, в свою очередь, зависит от R. На рис. 3 изображено неск. положений рабочих линий, однако существуют два предельных положения первое-линии СВ для верха и АВ для низа колонны, второе-линии Bj для верха и АВ2 для низа колонны. Первый предельный случай-бесконечно большое флегм оное число (й = оо колонна работает на себя , т. е. вся жидкость, полученная в результате полной конденсации паров в де-флетаторе, возвращается в колонну в виде фпегмы отбор дистиллята и выдача продукта не производятся, что в нормальных производств, условиях исключается подобный режим удобен только для исследоват. целей), при этом рабочая линия совпадает с диагональю диаграммы. Отрезок = Xd(/ +1), отсекаемый рабочей линией АВС на оси ординат, в соответствии с ур-нием (2) равен нулю и, следовательно, изменение рабочих концентраций отвечает ур-нию у = х,т. е. составы пара и жидкости равны в каждом сечении колонны. Второй предельный случай-рабочие линии пересекают равновесную кривую у = ф(х) в точке Я . Р. возможна, но поскольку в точке движущая сила равна нулю (у = у), для проведения процесса потребуется колонна с бесконечно больщой пов-стью фазового контакта, работающая при миним. флегмовом числе, к-рое составляет [c.231]

Линия асЬ соответствует началу конденсации паров при понижении температуры, по ней же определяют состав паров при кипении. Линия ас1Ь — соответствует температурам начала кипения жидкой фазы заданного состава, по ней же определяют состав жидкости при конденсации паров. К этой диаграмме применимы методы рассмотрения фазового равновесия, аналогичные приведенным выше для рис. 13 в том числе и правила рычага. [c.67]

Когда пар сжимают или охлаждают, так что его фигуративная точка на фазовой диаграмме пересекает линию равновесного-давления пара, ои может сразу сконденсироваться в жидкость, если уже присутствует какое-то количество жидкой фазы. Если же жидкая фаза в системе отсутствует, фигуративная точка может проникнуть в область жидкости на значительное расстояние, прежде чем наступит спонтанная конденсация. Область, в которой не происходит спонтанной конденсации, называется метастабильной областью. Если в начале процесса жидкость отсутствует, то конденсация протекает в две стадии стадию зародышеобразования, когда образуются маленькие капли жидкости, и стадию роста, когда капельки (или зародыши) растут, превраш,аясь в большие капли и в конце концов — в объемную жидкость. Зародышеобразование требует относительно высокой степени пересыш,ения (за границей местабильной области). Рост легко происходит при гораздо меньших пересыш ениях. Заро-дьтшеобразование, как правило, происходит на пылинках или других посторонних твердых частичках, которые обычно присутствуют. Гомогенное зародышеобразование при полном отсутствии таких частичек происходит лишь при очень высоких пересьщениях. [c.37]

Предельные значения температур существования жидкой фазы. Верхним пределом существования жидкой фазы служит критическая температура / р. Если температура вещества выше критической,то уже никаким давлением не удается сжать пары, чтобы они начали конденсироваться. Значению соответствует критическое давление Нижним пределом работы паровой холодильной машины теоретически является температура замерзания. Для каждого вещества составлены диаграмхмы фазовых состояний (рис. 9). Любой точке на диаграмме соответствуют определенные давление р и температура t. Если твердое тело при давлении pi нагревать, то температура его повышается, и в точке Г начнется плавление. Пока подводится теп лота, равная скрытой теплоте плавления, температура ti- не изменяется. При дальнейшем подводе теплоты линия, характеризующая процесс, пересекает кривую плавления А, и тело переходит в жидкую фазу. Подводя теплоту далее, повысим температуру жидкости до ir (точка 1"), при этом начнется процесс кипения — превращение жидкости в насыщенный пар. Кривая кипения Б показывает зависимость давления насыщенного пара от температуры кипения жидкости. Когда вся жидкость превратится в насыщенный пар, подвод теплоты приведет к повышению температуры пара. При t > tr (при давлении pi) пар становится перегретым. Если при давлении pi перегретый пар охлаждать, то процесс пойдет в обратном направлении при ty начнется конденсация пара, а при ip будет наблюдаться затвердевание. [c.26]

Поведение системы гидратообразующий агент — вода изображается фазовыми диаграммами, представленными на рис. 278 [138]. На всех линиях, диаграмм система находится в равновесии. Характерными точками являются Л и А [137]. Точку А называют четверной, поскольку в ней присутствует четыре фазы (гидрат, жидкая вода, жидкий агент и газ — система нонвариантна), или же критической, так как при любых давлениях, больших чем в точке А, гидраты не образуются. В точке В находятся в равновесии гидрат, лед, жидкая вода и газ. Линия АС представляет собой кривую давления паров трехфазной системы (жидкий агент, жидкая вода и пар), она почти совпадает с кривой давления паров для чистого агента. В области давлений выше линии конденсации АС (III, IV, VI) агент существует только в виде жидкости, а ниже АС (I, II, V) — в виде газа. [c.404]

Ректификационная колонна предназначена для многократного повторения процессов испарения и конденсации. Обычно она состоит из испарителя, расположенного в нижней части, ряда тарелок и конденсатора в верхней части. На каждой из тарелок находится жидкость, через которую пробулькивает поднимающийся пар. Значительная часть этого пара конденсируется в конденсаторе, и образующаяся жидкость стекает вниз на тарелки. На фиг. 2.3. изображена ректификационная колонна с сетчатыми тарелками. Отверстия в тарелках настолько малы ( 0,6 мм), что проходящий через них пар не позволяет жидкости стекать вниз. Поэтому уровень жидкости на каждой тарелке определяется высотой перегородки, а излишек уходит через 1001 сливную трубу вниз на следующую тарелку. Теоретической тарелкой называется такая тарелка, на которой полностью достигается состояние равновесия (как это показано на фазовой диаграмме, фиг. 2.2) ). Обычно расчет ректификационной колонны производят, пользуясь числом эквивалентных теоретических тарелок. В идеальном случае пар, уходящий с данной тарелки, находится в равновесии с жидкостью на тарелке, согласно кривым фазового равновесия (см. фиг. 2.2.). Следовательно, жидкость на данной тарелке и пар на следующей нижней тарелке имеют одинаковый состав ). Необходимо, чтобы между тарелками существовала определенная разность температур, достаточная для поддержания одинакового давления паров над тарелками с жидкостью разного состава (в этом анализе давление можно считать постоянным по всей колонне). Необходимость такой разности температур (и разности составов жидкостей, находящихся на соседних теоретических тарелках) можно пояснить [c.94]

Для качественной проверки и выявления несистематических погрешностей данных о фазовых равновесиях применяют обычные методы графической интерполяции. Такие методы основаны на том, что при отсутствии в системе скачкообразных изменений, связанных с качественными превращениями, свойства системы должны изменяться непрерывно. С этой целью применяют, например, диаграммы, изображающие зависимости состава пара от состава жидкости [л ) — температур кипения [7 — или конденсации [Г —от состава при р = = onst, давления пара [р — х< Ц от состава прн 7" = onst. Для графической интерполяции опытных данных также удобно [c.285]

Значительный вклад в изучение фазовых равновесий в многокомпонентных системах, в основе которого лежит детальный анализ процессов открытого испарения (конденсации) и установление термодинамикотопологических закономерностей в структуре диаграмм равновесия жидкость — пар, развито в работах Жарова и Серафимова [39]. Попытка более или менее подробного пересказа содержания этой оригинальной и обстоятельной монографии вряд ли будет оправданной, тем более потому, что одно из достоинств ее — строгость и последовательность изложения. Некоторые вопросы термодинамической теории равновесий жидкость — пар в многокомпонентных системах решены авторами настоящей книги (Морачевский и Смирнова) в работах, выполненных совместно со Сторонкиным. Эти результаты также достаточно полно отражены в отечественной монографической литературе, в частности, в указанной в предыдущих главах монографии Сторонкина, в монографиях Когана. [c.79]

КолйттеШ венкБГй э ф1ф ёкТ"изменения температуры, давления, концентрации реагентов при взаимодействии жидкостей и газов определяют, пользуясь диаграммами фазового состояния. Так, например, для расчета процессов дистилляции и ректификации пользуются диаграммами температура кипения — состав, по которым можно определить равновеаные составы жидкости и пара при любой температуре и проследить ход процессов испарения или конденсации. Примеры таких диаграмм даны в главах IV, [c.128]

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]

В функции мольного состава паровой фазы линия QwQa определяет молярные теплосодержания паров, находящихся при температуре начала конденсации, а линия д Яа — молярные теплосодержания жидкостей, находящихся при точке начала кипения. Если составы фаз выражаются не мольными, а весовыми долями, то теплосодержания имеют размерность ккалЫГ. Прямые аЬ, соединяющие на тепловой диаграмме фигуративные точки равновесных фаз, называются конодами. В связи с тем, что любое изменение состава, температуры и.ли фазового состояния системы сопровождается соответствующим изменением энтальпии системы, использование тепловых диаграмм оказалось очень полезным для расчета процессов перегонки и ректификации. [c.56]