Равновесие массообменных систем

Замкнутая система может быть равновесной, если в ней не происходит никаких качественных и количественных изменений. Необходимым условием фазового равновесия является постоянство температуры и давления во всех фазах этой системы, так как при непостоянной температуре, равновесие нарушается из-за теплообмена, а при

непостоянном давлении, равновесие нарушается из-за массообмена между фазами. Знание равновесия в процессах массопередачи позволяет установить пределы, до которых могут протекать эти процессы.

Количественную характеристику системы определяют экспериментальным путем и заносят в справочники. По справочным данным строят диаграммы равновесия, необходимые для анализа и расчета массообменных процессов и аппаратов. Вид диаграмм изменяется
в зависимости от физико-химических свойств систем. Ниже рассмотрим равновесие в системе «пар – жидкость».

Как правило, компоненты жидких смесей имеют при постоянном давлении различные температуры кипения, а при постоянной температуре разные давления насыщенных паров. Очевидно, что при постоянной температуре большее давление паров имеет компонент
с меньшей температурой кипения, проявляющий, следовательно, большую летучесть. Отношение давлений насыщенных паров двух компонентов при постоянной температуре характеризует их относительную летучесть и называется коэффициентом разделения α. Системы, в которых относительная летучесть компонентов остается постоянной, подчиняются закону Рауля, согласно которому равновесное давление пара над раствором (р_а) пропорционально его мольной доле
в растворе (х_а), то есть .

Состав бинарной смеси однозначно определяется концентрацией низкокипящего компонента. Таким образом,

; ; . (1.1)

Из выражений 1.1 следует, что при постоянной температуре парциальные давления компонентов в паровой фазе и полное давление последней находятся в линейной зависимости от мольной концентрации низкокипящего компонента в равновесной жидкой фазе.

Кривая равновесия подобных систем представляет собой равностороннюю гиперболу, симметричную относительно диагонали квадрата.

Дата добавления: 2015-08-18