Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Хала рассмотрел применение уравнения типа (71) для способа изменения состава, изображаемого на рис. 49 линией 2MN3 [6в]. Отрезки 2M и N3 лежат в области гомогенных жидких смесей, а линия MN отвечает ноде. Поскольку точки начала и конца интегрирования отвечают чистым компонентам, для которых в соответствии с выбором стандартного состояния (чистый компонент) Ф=0, левая часть уравнения (71) при рассматриваемом способе изменения составов раствора обращается в нуль. Особенность^такого способа проверки заключается'.в том, что как и по уравнениям (72) и (73), в этом случае данные о равновесии для области расслаивания проверяются в совокупности с данными о равновесии для гомогенных смесей. Другая особенность такой проверки состоит в принципиальной возможности проверки опытных данных для каждой ноды. При этом только нужно иметь в виду, что результаты такой проверки будут в большой степени зависеть от точности опытных данных, относящихся к отрезкам 2M и 7V3.
Так как в области низких концентраций компонентов смеси точность определения ее состава меньше, чем для средней области концентраций, для точек, лежащих вблизи углов треугольной диаграммы, возможны относительно большие погрешности в определении составов равновесных фаз.
В работе I67] рассмотрен вопрос о совместной проверке данных о равновесии между двумя жидкими и паровой фазами. Уравнения для такой проверки выводятся, исходя из анализа
п
свойств функций G = 2 XiIgai, где Oj — активность компо-
i=l
нента і, с учетом того, что в сосуществующих равновесных жидких фазах активность компонента одинакова. Для систем с замкнутой областью расслаивания (рис. 47) уравнение для проверки опытных данных имеет вид
1
Рис. 49. Способ изменетшя состава смесей при проверке опытных данных J по методу Хала.^
7*
99 AB AB AB
J lg ^d (X2 — Xi) - I lg a^dixl-xz) = (x*-xf) Ig^, (114)
fc fc 3
где и x" — молярная доля компонента 2 в бинарных смесях, отвечающих точкам А и В; и а:}/1—активность компонентов 2 и 3 для смесей, состав которых отвечает точкам AwB на рис. 47.
Интегрирование производится в пределах от критической точки растворимости к до бинарной смеси AB (рис. 47). Одним и двумя штрихами обозначены составы сосуществующих жидких фаз.
Для систем с незамкнутой областью расслаивания получается следующее уравнение:
AB AB Л];
J IgJ lg?d(«-4> + (*?-*?>Igi-
CD 1 CD 1 1
aCD
_(*f_x?) Ig-Ib=O, (115)
где Xj4, xf, af, xf — молярные доли компононта 1 в бинарных смесях, отвечающих соответственно точкам А, В, С и D на рис. 48; а\'\ a'lD, а°в — активности компонентов 1, 2 и 3 в бинарных системах, отвечающих соответственно участкам на сторонах концентрационного треугольника AB и CD.
Пределы интегрирования AB и CD означают, что интегрирование производится по всей области расслаивания от бинарной системы CD до бинарной системы AB.
Проверка опытных данных по приведенным уравнениям заключается в расчете по опытным данным отношений активностей компонентов, графическом изображении зависимости этих вели чин от состава, графическом интегрировании и сопоставлении результатов с помощью уравнения (114) или (115).
Для иллюстрации описанного способа проверки опытных данных на рис. 50 и 51 приводятся кривые зависимости логарифма отношения активностей двух компонентов от концентрации соответствующих компонентов для системы этанол—дихлорэтан— вода, исследованной при постоянной температуре 50° С (таблица № 1923) и системы н.-пропанол—вода—н.-пропилацетат (таблица № 1954), исследованной при постоянном давлении 760 мм рт. ст. Компоненты систем пронумерованы в порядке их написания В обеих системах имеются тройные азеотропы. Поскольку в обеих системах области расслаивания замкнутые, примыкающие, соответственно, к сторонам концентрационного треугольника дихлорэтан—вода и вода—н.-пропилацетат, проверка производилась по уравнению (114). Значения интегралов, стоящих в левой
•100 части уравнения, рассчитывались с помощью графиков, изображенных на рис. 50 и 51. Результаты расчетов приводятся в табл. 6. дБ означает полученное при расчете значение левой части уравнения (114).
Анализируя условия вывода уравнения (71), нетрудно видеть, что для системы с любым числом компонентов может быть
є &
1
/
А
/ ft г
-T-aH
у
хзхз
нол—дихлорэтан—вода t = 50° С.
при
Igaja2 -0.8
-OI -OU -0.2
/
/
1
а S
0.2 OM 0.6 0.8 1.0 Є
lga,/a3 -0.8
хг-хг
0.2 OM 0.8 0.8 1.0
Рис. 50. Зависимости Ig-
& O2
ал
от х' — х" (!) и Ipr- от х"—
2 2 ' «3 3
— х'з (2) для системы эта-
-0.6 -ом -0.2
/
J
2
0.2 OM 0.6 0.8 1.0
§
1: &
Ua
X3 X3
aI
Рис. 51. Зависимости Ig —
C2
aI
от х' — х" (1) и Ie — от ж"—
2 2 х ' <*3 3
—х' (2) для системы н.-про-панол—вода—н.-пропилацетат при P = 760 мм рт. ст.
получено аналогичное уравнение, причем оно будет содержать число интегралов на единицу меньше числа компонентов. Соответственно с этим с увеличением числа компонентов в системе возрастает трудоемкость расчетов и понижается их точность вследствие приближенного характера графического интегрирования. Этот недостаток может быть устранен с помощью предложенного в работе [20] метода рассмотрения сложных систем как более простых, позволяющего получить для проверки данных о равновесии в сложных системах уравнения аналогичные по форме уравнениям, используемым для бинарных систем.
