当前位置:文档之家› 理想溶液及气液平衡计算

理想溶液及气液平衡计算


(1-27)
同样,代入xB =1-xA可得
p = pB*+(pA*- pB*)xA
(1-28)
总压p对液相组成xB作图得到一直线。此即为压力-组成
图中的液相线。只有理想溶液,液相线才为直线。
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
若B为挥发组分,即pB*>pA*,则 pB*>p>pA*
以100℃时,甲苯(A)和苯(B)形成的理想溶液为例,
p pA* ( pB* pA* )xB 179.1(76.08-179.1) 0.5 127.6kPa
气相组成为
yA
pA p
pA* xA p
179.1 0.5 127.6
0.70
yB 1 yA 1 0.702 0.30
若B为挥发组分,即pB*>pA*
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
蒸汽压,再按式(1-29)和(1-30)计算对应温度下的液相组
成xB和气相组成yB。例如,103℃时,pA*=80.33kPa,
pB*=194.5
kPa,则:
xB
p pA pB pA
101.325 80.33 194.5 80.33
0.1839
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
yB
pB xB p
相组成也不断变化。
3.温度-组成图
在一定压力下,表示二组分系统气、液两相平衡组成与
温度关系的图像,称为温度-组成图,即T-x(y)图或t-x(y)图。
【实例分析】已知甲苯(A)和苯(B)可形成理想溶液,
两者正常沸点分别tA*=110.62℃,tB*=80.10℃。在80.10~ 110.62℃之间,选取多个温度,并测定A、B两纯物质的饱和
因为 所以
pB*>p>pA* yB>xB,yA<xA
(1-31) (1-32)
即饱和蒸气压不同的两种液体形成理想溶液,气液平衡时
两相组成不同,易挥发组分在气相中的相对含量(yB)大于它 在液相中的相对含量(xB)。
1.3.2 二组分理想溶液的气液平衡相图
1.相和相图
(1)相 系统中具有完全相同物理性质和化学组成的均 匀部分,称为相。
1-3 相平衡
1.3.1 理想溶液及气液平衡计算
任务1-8:已知100℃时,甲苯(A)和苯(B)的饱和蒸 气压分别为179.1kPa和76.08kPa。两者形成理想溶液,在 100℃达气液两相平衡,此时苯液相组成的摩尔分数为0.5。 试计算蒸气总压以及气相组成。
1.理想溶液
两种或两种以上组分形成的液态混合物,所有组分在全 部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液叫理想溶液。
相间特征:相间有界面,一般肉眼可辨,超过界面,性质 突变,如冰水混合物;两相可以用物理方法分离。
(2)相变化基本类型 有气液相变化、气固相变化、液 固相变化、晶型转变。
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
通常将101.325kPa时,气液、液固和气固两相共存,且达 到平衡的温度分别称为正常沸点、正常熔点、正常升华点。
a、M点。
相点 代表某一相的组成和压力(或温度)的点。如L2液相点,
g2气相点。
在连结线上
yB>xB; yA<xA
①a点→L1点 液相恒温减压过程,至L1点,开始出现气相,
气相组成为G1点的横坐标。
②L1点→M点:继续恒温降压至M点,气体增多,液体减
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
少,液相、气相组成分别为L2点、G2点的横坐标。 从L1G1连接线到L2G2连接线,两相平衡的相点都在改变,
(3)相图 表示相平衡系统各相组成与温度、压力之间关 系的图形,称为相图。常见相图有压力-组成图(蒸气压-组成 图);温度-组成图(沸点-组成图)。
2.压力-组成图
在一定温度下,表示二组分系统气、液两相平衡组成与压 力关系的图像,称为压力-组成图,即p-x(y)图。
【实例分析】由任务1-8中已知数据和式(1-27)和(1-30) 表示的关系,可知甲苯(A)和苯(B)形成的理想溶液,以 总压p为为纵坐标,以液相组成xB为横坐标作图得到一直线, 即压力-组成图上的液相线;而以yB为横坐标,则得到一条曲线, 此即压力-组成图上的气相线(见图1-6)。
速率相等时的状态,称为气液相平衡。气液相平衡时的蒸气
压强称为饱和蒸气压,简称蒸气压。
二组分(A、B)溶液中,在T时达气液两相平衡, 则根据
拉乌尔定律和道尔顿分压定律,得蒸气总压为:
p= pA+ pB= pA* xA + pB* xB= pA*(1- xB)+ pB* xB

p= pA*+(pB*- pA*)xB
计算其蒸气总压,并绘制总压p对液相组成xB直线,求出直线 斜率和截距。
式(1-27)和(1-28)经过变换可得:xBp p*A pB* p*A
或xA
p pB* p*A pB*
(1-29)
用式(1-29)可计算理想溶液气液平衡时液相组成。 (2)气相组成的计算
由道尔顿分压定律和拉乌尔定律得:
上页 下页 返回 帮助
理想溶液特征:分子大小相等,结构相似;同种或异种 分子间力(A-A、B-B、A-B)相同;形成溶液的各个组分能 够以任意比例相互混溶,混合前后体积不变;并且混合后没 有吸、放热现象发生。
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
2.理想溶液气液平衡计算
(1)液相组成的计算
一定温度下,封闭容器中液体分子蒸发速率与气体冷凝
上页 下页 返回 帮助
1-3 相平衡
(1)静态分析
①两条线 液相线(过pA* pB*的直线);气相线在 (曲线)。 ②两个端点 纯组分A、B的饱和蒸气压,pA*,pB*。 ③三个区 液相区(液相线以上),气相区(气相线以
下),气液两相平衡区(两条线之间的区域)。
④系统点 相图中代表系统总组成和压力(或温度)的点。如
1-3 相平衡
yB
pB p
pB* xB p
pB* xB pB* xB p*A xA
=
pA* +
pB* xB pB* - pA*
xB
1-30

yA
pA p
p*A xA p
p*A xA pB* xB p*AxA
=
pB* +
p*A xA pA* - pB*
xA
【任务1-8解答】因为甲苯(A)和苯(B)形成的混合溶 液为理想溶液。所以蒸气总压为:
194.5 0.1839 101.325
0.3530
最后以温度为纵坐标,液相组成或气相组成为横坐标, 用描点法绘图可得甲苯(A)-苯(B)溶液温度-组成图(图1-7)。 查一查:
相关主题