Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Типичная установка для исследования равновесия с помощью этого метода изображена на рис. 2. Она состоит из колбы 1 и по-
Pnc. 2. Схема установки для исследования равновесия методом однократного испарения.
1 — перегонная колба; 2 — конденсатор.
11
1 Шг
W
ворачивающегося в шлифе конденсатора 2. После загрузки смеси конденсатор устанавливается в положение, показанное на рисунке, и работает при кипении смеси как обратный холодильник. Когда прибор прогреется и установится равновесие, конденсатор поворачивается вниз, после чего отгоняется нужное количество пара.
Достоинство такой техники исследования заключается в простоте. Однако простота эта только кажущаяся. Для получения точных результатов необходимо исключить возможную частичную конденсацию пара на стенках перегонной колбы, приводящую к систематическим погрешностям. Во избежание этой погрешности нужно предотвратить потери тепла стенками колбы в окружающую среду. Розанов и др. [8] помещали для этого весь прибор в термостат. Принципиальная схема такой установки показана на рис. 3.
Перегонная колба с наклонным отводом 1, в которую заливается исходная смесь, полностью погружается в термостат, температура в котором должна быть ниже температуры кипения смеси. После того как жидкость в колбе примет темпера-туру термостатирующей жидкости, с помощью вакуум-насоса, присоединенного к приемнику конденсата 2, медленно создается разрежение. Когда достигается давление в системе, равное давлению паров над раствором, последний начинает испаряться. Пар конденсируется в конденсаторе 3, и конденсат стекает в приемник.
Существенными недостатками метода однократного испарения являются громоздкость установки, вызванная необходимостью предотвращения частичной конденсации пара, большой расход веществ и сложность точного измерения равновесных температуры и давления.
По этим причинам с появлением других методов исследования способ однократного испарения почти совсем вышел из употребления для исследования равновесия в системах, компоненты которых при нормальных условиях являются жидкостями. С развитием в последнее время методов анализа, требующих очень небольшого количества пробы, метод однократного испарения в соответственно измененном аппаратурном оформлении получает все более широкое распространение, в частности, для исследования равновесия в системах с расслаивающейся жидкостью.
Рис. 3. Схема установки для исследования равновесия методом однократного испарения с термостатированием.
1 — перегонная колба; г — прпем-пик конденсата; 3 — конденсатор; 4 — термостат.
12 Этот метод является также основным при экспериментальном исследовании равновесия в системах, образованных сжиженными газами.
Циркуляционный метод
Циркуляционный метод является наиболее распространенным методом экспериментального исследования равновесия между жидкостью и паром в системах, компоненты которых при обычных условиях представляют собой жидкости.
Циркуляционные приборы в разнообразных конструктивных вариантах широко применяются для исследования равновесия между жидкостью и паром при атмосферном давлении, а также под вакуумом и при повышенном давлении. Основное достоинство циркуляционных приборов — возможность отбора любых количеств проб равновесных фаз. Принцип работы циркуляционного прибора иллюстрируется на рис. 4.
Смесь заданных веществ загружается в перегонную колбу А. За счет тепла, подводимого с помощью нагревателя, смесь кипит. Образующийся пар поступает в конденсатор Б, из которого конденсат стекает в приемник В, снабженный переливной трубкой. По последней избыток конденсата возвращается в перегонный куб. Такая «циркуляция» продолжается до тех пор, пока не установится равновесие, характеризующееся тем, что состав пара, покидающего перегонный куб, становится таким же, как состав конденсата, возвращаемого в него из приемника. Затем отбираются и анализируются пробы жидкости (из перегонного куба) и конденсата пара (из приемника Б). Для получения правильных результатов необходимо, чтобы состав пара, поступающего в конденсатор, не отличался от состава пара, образующегося при кипении раствора. Такое отличие может возникнуть по двум причинам: 1) вследствие частичной конденсации пара на стенках парового пространства перегонного куба и 2) в результате уноса брызг, образующихся при кипении раствора.
Предложено мпого различных конструкций циркуляционных приборов, различающихся способами устранения указанных выше причин получения неправильных результатов. Довольно подробный обзор приборов этого типа и библиография приводятся в книге [®].
Здесь остановимся лишь на некоторых основных типах приборов, простых по конструкции и хорошо зарекомендовавших себя на практике.
Рис. 4. Принцип работы циркуляционного прибора.
А — перегонный куб; В — конденсатор; В — сборник конденсата пара.
13 Прибор От мера
Прибор Отмера, предложенный им в 1928 г. [10], был фактически первым работоспособным прибором циркуляционного типа, получившим широкое распространение. Идеи, положенные От-мером в основу конструкции его прибора, были впоследствии использованы многими авторами, а сам Отмер постепенно вносил
