Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Методы исследования равновесия между жидкостью н паром при повышенных давлениях и низких температурах
Необходимость исследования равновесия между жидкостью и паром при повышенных давлениях п низких температурах возникает обычно в тех случаях, когда один или несколько компонентов системы представляют собой при обычных условиях газы
30 или жидкости с низкими температурами кипения. В принципе для этой цели могут использоваться все описанные выше методы. Однако конструкции приборов и техника экспериментальной работы сильно отличаются от приемов исследования равновесия при атмосферном давлении или под вакуумом.
Для исследования равновесия при не очень высоких давлениях Отмер предложил [2в] конструкцию циркуляционного прибора, изготовленного из нержавеющей стали (рис. 17).
Куб прибора представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд 1, снабженный выносным кипятильником 2. По внутренней трубе 3, в которую вставлен термометр 4, пар поступает в конденсатор 5. Конденсат стекает в приемник 6, который нижней частью соединен с охлаждаемым гидравлическим затвором 7, предназначенным для поддержания постоянного уровня жидкости в приемнике конденсата. Для выравнивания давления в гидравлическом затворе и приемнике конденсата они соединяются трубкой 8. Давление в приборе создается с помощью инертного газа, который подается в снабженную мапо-метром буферную емкость (на рис. 17 не показана), присоединяемую к штуцеру 9. После установления равновесия пробы жидкой и паровой фаз отбираются с помощью вентилей 10 и 11. Во избежание частичпой конденсации пара в паровом пространстве оно снабжается изоляцией и электроподогревом для компенсации потерь тепла в окружающую среду.
Достоинства и недостатки обычного прибора Отмера характерны и для описанной конструкции прибора, предназначенного для работы под давлением. Дополнительное затруднение заключается в том, что с увеличением давления возрастает растворимость инертного газа в исследуемой смеси. Поэтому описанный прибор можно применять лишь при сравнительно небольших Давлениях (до 15 атм.).
Для исследования равновесия при высоких давлениях применяются главным образом приборы, основанные на принципе однократного испарения. Основной частью прибора является
Рис. 17. Прибор Отмера для исследования равновесия между жидкостью и паром под давлением (пояснения в тексте).
31 металлическая ампула 1, рассчитанная на высокое давление (рис. 18), которая помещается в криостат, и в нее подаются компоненты исследуемой смеси. Чтобы жидкая смесь была однородна по составу, ампулу встряхивают или вращают. При этом жидкость гомогенизируется с помощью помещенной в ампулу мешалки 2. Ампула выдерживается в крпостате при постоянной температуре до установления равновесия, после чего с помощью вентилей 3 и 4 отбираются пробы жидкой и паровой фаз. Давление в ампуле измеряется с помощью манометра 5. Удлиненные штоки вентилей и манометр выводятся через крышку крио-стата.
При отборе пробы паровой фазы давление в ампуле падает, что может явиться источником погрешностей. Влияние этого фактора тем больше, чем больше объем отбираемой пробы. Количество пробы зависит от методики анализа смесей. При прочих равных условиях объем отбираемой пробы уменьшается с повышением давления и соответственно с этим уменьшается возможная погрешность за счет отбора пробы. Поэтому такой метод исследования обычно применяется при высоких давлениях. Следует иметь в виду, что применяя методы анализа, требующие очень небольших проб, этот метод можно использовать и для исследования равновесия также при средних и даже низких давлениях.
Важнейшим требованием к описанному методу исследования равновесия является идеальная герметичность прибора. Даже незначительные утечки газа недопустимы. Для достижения одинаковой температуры во всем криостате находящаяся в нем жидкость должна перемешиваться.
Прибор однократного испарения для исследования равновесия под давлением, в котором исключается возможная погрешность за счет понижения давления при отборе пробы паровой фазы, предложен в работе [27] (рис. 19). Корпус прибора имеет три камеры, отделенные друг от друга двойным вентилем 1, снабженным уплотняющими прокладками, изготовленными из эластичного материала. Верхняя камера а предназначена для паровой фазы и имеет карман для термометра 2 и патрубок 3 с винтовой нарезкой для отбора пробы паровой фазы. Винтовое соединение уплотняется с помощью прокладок из эластичного материала. Средняя камера Ъ предназначена для паро-жидкостной смеси; она
Рис. 18. Прибор однократного испарения для исследования равновесия между жидкостью и паром под давлением.
1 — ампула; 2 — мешалка; 3, 4 — вентили для отбора проб, 5 — манометр.
32 через канал с резьбой сообщается с манометром. Нижняя камера с, в которой находится жидкая фаза, имеет патрубок 4 для отбора пробы жидкой фазы. Корпус прибора снабжен рубашкой d, имеющей патрубки для входа и выхода термостатирующей жидкости и карман для термометра 5. К рубашке приварены две втулки, которые вставляются в подшипники (на рис. 19 не показаны), и цапфа 6, соединенная с шатуном качающего механизма. Корпус снизу имеет снабженную рубашкой є крышку, которая уплотняется болтами 7. Шток клапана 8 уплотняется с помощью сальника 9 и гайки 10 и перемещается при вращении в неподвижном диске 11, снабженном резьбой.
