Фазовое равновесие. Линия равновесия

Рассмотрим процесс массопередачи в котором аммиак, представляющий собой распределяемый компонент, поглощается из его смеси с воздухом чистой водой, т.е. ввиду отсутствия равновесия переходит из газовой фазы Ф_у, где его концентрация у, в жидкую фазу Ф_у, имеющую начальную концентрацию х = 0. С началом растворения аммиака в воде начнется пе­реход части его молекул в обратном направлении со скоростью, пропорциональной концентрации аммиака в воде и на границе раздела фаз. С тече­нием времени скорость перехода аммиака в воду будет снижаться, а ско­рость обратного перехода возрастать, причем такой двусторонний переход будет продолжаться до тех пор, пока скорости переноса в обоих направ­лениях не станут равны друг другу. При равенстве скоростей установится динамическое равновесие, при котором не будет происходить видимого пе­рехода вещества из фазы в фазу.

При равновесии достигается определенная зависимость между пре­дельными, или равновесными концентрациями распределяемого вещества в фазах для данной температуры и давления, при которых осуществляется процесс массопередачи.

В условиях равновесия некоторому значению x отвечает строго опре­деленная равновесная концентрация в другой фазе, которую обозначим через y ^*

Рис. 1.1. Диаграммы равновесия:

а - при р=сопst и t=сопst

б - при р=сопs

Соответственно концентрации у отвечает равновесная концентра­ция х^*. В общем виде связь между концентрациями распределяемого ве­щества в фазах при равновесии выражается зависимостью:

или

Любая из этих зависимостей изображается графически линией равно­весия, которая является кривой (рис.2.1) или, в частном случае, прямой линией.

Отношение концентраций фаз при равновесии называется коэффициен­том равновесия:

Значение т выражает тангенс угла наклона линии равновесия и явля­ется величиной переменной.

Зная линию равновесия для конкретного процесса, и рабочие, т.е. неравновесные концентрации фаз в соответствующих точках, можно опреде­лить направление и движущую силу массопередачи в любой точке аппарата. На основе этих данных может быть рассчитана средняя движущая сила, а по ней и скорость процесса массопередачи.

Дата добавления: 2014-01-07