Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В прибор, предварительно откачанный под вакуумом, подается такое количество смеси, чтобы при вертикальном положении уровень жидкости находился приблизительно на середине высоты средней камеры. После загрузки смеси включается качающий механизм, дающий 5— 6 качаний в минуту, и в рубашки d и є подается вода из термостата. После установления равновесных давления и температуры прибор еще некоторое время раскачивается, затем качающий механизм выключается, прибор устанавливается в вертикальное положение, и после того как жидкость полпостью стечет со стенок, поворотом двойного вептиля разобщают все камеры. При этом нижняя камера целиком заполнена жидкостью, а верхняя — паром, находящимся в равновесии с этой жидкостью. Пробы паровой и жидкой фаз
отбираются путем прокалывания эластичной прокладки (например, резиновой) в патрубках 3 ті 4 заостренным концом стального капилляра. Регулировка количества отбираемой пробы производится с помощью вентиля, установленного на этом капилляре.
Для исследования равновесия между жидкостью и паром под давлением в системах, компоненты которых при обычных условиях находятся в газообразном состоянии, получил распространение метод, основанный на определении точек росы и кипения. По этому методу газовая смесь известного состава подается под
Рис. 19. Прибор для исследования равновесия между жидкостью и паром под давлением (пояснения в тексте).
3 Равновесие
33 давлением в ампулу, помещенную в криостат, п фиксируется давление начала и конца конденсации. Если, например, имеется бинарная смесь известного состава X1 (рис. 20), то при давлениях больше P1 она будет находиться в жидком состоянии. При постепенном понижении давления и неизменной температуре будет достигнуто давление рь при котором жидкая смесь начнет испаряться. Заданная температура является температурой кипения жидкой смеси состава X1 при давлении P1. При дальнейшем понижении давления все большая часть жидкости будет превращаться в пар. При давлении вся жидкость испарится, в результате чего получится нар состава X1. Заданная температура при давлении р2 является точкой росы для газовой смеси состава Xv Определяя давления начала и конца испарения смесей различного состава, можно определить положение кривых кипения (кривая жидкости) и кондепсации (кривая пара) и с их помощью определить составы равновесных фаз. Для исследования равновесия при высоких давлениях применяются металлические ампулы. Для исследования равновесия при давлепиях, сравнительно мало отличающихся от атмосферного, применяются ампулы, изготовленные из стекла. Это позволяет визуально наблюдать н і чало конденсации газовой смеси. В таких случаях оказывается удобным поддерживать в ампуле постоянное давление и фиксировать температуры начала и конца конденсации газовой смеси известного состава. Удобная установка для измерения точек кипения и росы при низких температурах со стеклянной ампулой и возможностью визуального контроля описана в книге [28I-Установка для исследования равновесия при низких температурах и давлепиях, мало отличающихся от атмосферного, основанная на использовании метода одпократиого испарения, описана в работе Г29].
Схема установки показана на рис. 21. Камера равновесия 1 внутренним диаметром 53 мм и высотой 70 мм, выполненная из латунпой трубы со стенкой толщиной 2 мм, помещается в криостат 2, изготовленный из листовой красной меди толщиной 3 мм {диаметр криостата 134 мм, высота 350 мм). Криостат помещен в железный кожух S диаметром 450 мм. Пространство между криостатом и кожухом 4 заполняется стекляпной ватой. Камера равновесия снабжается мешалкой 5, вал которой выведен через сальник 6 и связан с червячным колесом редуктора 7, работающего от электромотора 8. В камере равновесия помещается также гильза 9 для установки термопары. Исходная газовая смесь
Рис. 20. Диаграмма равновесия бинарной системы при постоянной температуре.
34 подается в камеру равновесия по трубке 10. С помощью этой же трубки отбирается проба пара. Проба жидкости отбирается с помощью трубки 11. Трубка 12 служит для присоединения ртутного IS и пружинного 14 манометров. Криостат заполняется жидким азотом, который подается по трубке 15. Жидкий азот в криостате перемешивается путем барботажа газа, подаваемого
Рис. 21. Схема установки для исследования равновесия между жидкостью и паром при низких температурах (пояснения в тексте).
по трубке 16 с кольцевым перфорированным распределителем 17. Уровень жидкости в криостате регистрируется указателем 18, а давление — пружинным манометром 19. Пары из криостата выводятся по трубке 20 через вентиль, с помощью которого регулируется давление. Температура в криостате измеряется с помощью термопары.
Перед подачей в криостат жидкого азота камера равновесия продувается смесью и в ней создается избыточное давление 700— 1000 мм рт. ст. Затем в криостат заливается жидкий азот и одновременно подается исходная смесь газов, которая конденсируется
Газ для перемешибания Подача смеси и отбор
Отбор пробы жидкости
ЖиВтй азот
