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二元汽液平衡相圖

2015-12-09 13:00:34 adman

      簡單的二元汽液平衡相圖如圖(1)和(2)所示,它們分別是等壓(t-x(y))和等溫(p-x(y))相圖,不同的壓力或溫度下,可以畫出一系列這樣的平衡線。簡單而言,在這兩個相圖的平面中,分別利用點、線、面表示了流體相平衡。

      點——在兩條縱軸上的點A和B,分別表示兩個純物質的在一定壓力P下的沸點(圖(1))或一定溫度下的飽和壓力(圖(2))。

      線——在兩個圖中包括兩條線。在圖(1)中,藍色的線為泡點線,紅色的線為露點線;在圖(2)中,藍色的線為露點線,紅色的線為泡點線。泡點是指在該條件下出現第一個氣泡;露點是指在該條件下出現第一滴液滴。

      面——整個區域被兩條線(泡點和露點線)分為三個區域,即液相區(L)、汽相區(V)和汽液平衡區(兩條曲線圍起的區域)。

      為了說明相圖的實際意義及流體相態在相圖中的變化過程,在圖(1)和(2)繪出了虛線以便說明。在圖(1)中,虛線a表示流體等溫等壓變組成的變化過程,從左到右其分別經歷液相區、泡點線、汽液兩相區、露點線,最后至汽相區,此表示在一定的溫度和壓力下,相態隨二元混合物中某組成的變化關系。虛線a上的點1和2分別表示泡點和露點;虛線b表示流體等壓等組變溫的變化過程,從下至上其分別經歷了液相區、泡點線、汽液兩相區、露點線,最后至汽相區,也即隨著溫度的升高,液體逐漸升溫、汽化直至完全變為汽相。虛線b上的點3和4分別表示泡點和露點。在圖(2)中,其各點、線和面與圖(1)相同,只是縱坐標換為了壓力。隨著壓力的升高,汽相被壓縮形成液相,在這過程中相態經歷汽相、露點線、汽液兩相區、泡點線,最后至液相區,如圖(2)的b線;其他讀者自行分析。

       

流體相平衡與熱力學             流體相平衡與熱力學  

                             圖(1)                                                              圖(2)

       以上的圖(1)和(2)分別是等壓和等溫圖,還有另外一個與之相對應的組成圖(x-y圖),如圖(3)所示。它以x為橫坐標,y為縱坐標,說明在某一條件下達到平衡時汽相和液相組成對應的關系。在該圖中,曲線是平衡線,直線是對角線,也是參考線,如果平衡線離對角線越遠,說明兩組分之間的相對揮發度越大。在精餾操作的計算中,可以基于該圖對精餾操作過程進行計算。

   流體相平衡與熱力學

圖(3)