"化工热力学第七章相平衡"
化工热力学第七章相平衡是化工生产中最重要的一章,研究相平衡的目的、意义在于确定不同相间组成关系,解决的问题是物系组成(x、y)与T、p之间的关系,研究相平衡理论是精馏、吸收、萃取等分离操作的基础,也涉及数据可靠性及估算方法。
相平衡是化工生产中最重要的一种平衡状态,当两相相互接触时,它们倾向于交换其中的成分直至各相组成恒定。这时,我们就说这些相处于平衡状态。两个相的平衡组成通常有很大的不同,正是这种差别使我们可以利用蒸馏、萃取和其它的相接触操作来分离混合物。
研究相平衡的目的、意义在于:
1. 确定不同相间组成关系举例:(1)50%水+50%乙醇的液相,其对应的汽相组成是什么?反之亦然。(2)用于冷凝器,已知汽相组成,求液相组成。
2. 要解决的问题:物系组成(x、y)与T、p之间的关系。
3. 重要性:相平衡理论是精馏、吸收、萃取等分离操作的基础,也涉及数据可靠性及估算方法。
相平衡是一切分离技术及分离设备开发、设计的理论基础和关键。分离技术包括精馏、吸收、吸附、萃取、结晶等。 DxWx分离技术——精馏分离因子——单级平衡即可分离——需上百个分离级——汽液平衡常数?=ijα1000ijαjjiixyxy//=11.ij ijαjiiiViixfPyγª0ˆ=LiiViiPxPy㪪ˆˆ=
相平衡判据与相律在化工热力学中非常重要,相平衡判据为:各相的温度、压力相等时,各相中组分的分逸度相等!——最实用T、P一定有N(π-1)方程式),,(Nifffiii==21ˆˆLiVi),,(Niiii==21βαµµiiifˆlnRT+=0µµ⊑2)π个相,N个组分达到多相平衡(α、β、γ、δ、……π)。
在二元汽液平衡中,自由度F为F = 2- 2 + 2 = 2则在T, P, x1, x2, y1, y2诸变量中,仅可指定2个自变量,如T,x1,体系即可确定,其余诸变量需借助相平衡方程求出。
汽液平衡的相图对于二组分体系,N =2 ;F= N-π+2。π至少为1,则F最多为3。这三个变量通常是T,p和组成x。所以要表示二组分体系状态图,需用T,p,x三个坐标的立体图表示。从立体图上得到平面截面图(保持一个变量为常量)(1)保持温度不变,得p-x图较常用(3)保持组成不变,得T-p图不常用。(2)保持压力不变,得T-x图常用。
汽液平衡体系的类型——与理想体系的偏差包括一般正偏差、一般负偏差和其他类型。