З н ач ен и я
Е
д л я водных растворов некоторых газов даны
в табл. X L I.
П од ставл яя в уравнение (6.2) значение
р* = у
*П по уравне
нию (6.1), получаем:
у* = тх.
(6.3)
Здесь
у 9
— мольная доля компонента в газовой фазе, равновесной с жидко
стью;
т
= Е/П — безразмерный коэффициент (коэффициент распределения)
постоянный для данной
системы газ — жидкость при / = const
и П = const
Е сл и , применительно к двухфазной трехкомпонентной системе
(газовая ф аза: А + В, ж и д кая ф аза: А + С), подставить в урав
нение равновесия (6.3) значения
х
и
у*
для компонента А, вы ра
ж енны е через его относительные концентрации
X
и У *, X и F *
(табл. 6.2), получим:
tn
. | v ;
(6.4)
1 + 7 *
l + X '
F*
x
Y#
_j_
MA
%
,
M-A
(6.5)
M o
Me
где
M
d4
— мольная масса распределенного между фазами компонента A; M g —
то же второго компонента бинарной газовой смеси;
M
q
— то же второго компо
нента бинарной жидкой смеси.
П ри малы х концентрациях распределенного компонента в газе
и в ж идкости, когда
Y *
<£ 1 и
X
1, в знам енателях уравнения
(6.4) величинами
Y *
и
X
можно пренебречь, и
оно получает
вид:
У *
=
т х .
(6.6)
А налогично при Р * < и
Х
«
и
з
уравнения
(6.5)
получим:
y * = mJM 7 x -
(0-6а>
б) закон Р ау л я:
Р* =
Рх,
(6.7)
где
р *
— парциальное давление компонента в парогазовой смеси над жидкостью
в условиях равновесия;
Р
— давление насыщенного пара чистого компонента —
однозначная функция температуры; Р = / (0; * — мольная доля компонента
в жидкости.
П ри подстановке
в уравнение (6.7) значения
р* = у*Т1
из
уравнения (6.1) получаем:
=
'
(6-8)
где
у
* — мольная доля компонента р парогазовой фазе, равновесной с жидкостью,
284
• Д л я двухкомпонентной смеси, когда оба ее компонента следуют
закону Р а у л я , уравнение (6.8) приводится к виду:
и*
= _____ (6.9)
У
а
1 + (с(_ 1 )Л д -
i
*
Здесь а =
Р
а
^
в
— коэффициент относительной летучести;
Р
а
— давле
ние насыщенного пара более летучего (низкокипящего)
компонента при той же
температуре;
Рд
•— давление насыщенного пара менее летучего (высококипя-
щего) компонента при той же температуре.
4. Многочисленные экспериментальные данны е о равновесных
составах жидкости и пара д л я различны х растворов имеются
в справочнике [6 .7 ]. Д л я некоторых бинарны х смесей данны е о
равновесных составах жидкости и пара при П =* const приведены
в табл. X L V II и на рис. X X I и X X II.
5. Причиной (движущей силой) процесса массопередачи —
перехода какого-либо компонента из одной ф азы в. другую (на
пример, из жидкой фазы Ф* с мольной концентрацией переходя
щего компонента
х
в газовую ф азу Фу с мольной концентрацией
у)
является неравновесность соприкасаю щ ихся ф аз, их отклонение
от состояния динамического равновесия. В химической термоди
намике устанавливается,
что величина этого отклонения, при
равенстве температур и давлений ф аз, определяется разностью
химических потенциалов переходящ его компонента (|хж — ц й),
которая и явл яется движущ ей силой процесса массопередачи.
П ри равновесии ф аз потенциалы
ц,х
и
равны.
• Зам ен яя потенциал (х* равным ему потенциалом равновесной
газовой смеси |х£, получим д ля движущ ей силы процесса массо
передачи выражение
. Аналогично, зам ен яя потенциал fxy равным ему потенциалом
равновесной ж идкой фазы
получим:
Из последних равенств следует, что
д ви ж ущ ая си ла процесса
(ра — fiy) может быть вы раж ена двумя способами: либо как раз
ность химических потенциалов, взятых по газовой ф азе, либо как
разность потенциалов, взяты х по жидкой ф азе. П ри этом необхо
димо помнить, что газовая ф аза с потенциалом
и концентрацией
у*, т а к ж е к а к и ж и дкая фаза с потенциалом |л* и концентрацией
х *, ' — фазы гипотетические, в реальном процессе массопередача
отсутствующие — см. рис. 6,1.
В технических расчетах применяют не химические
потенциалы,
а более простые, легко определяемые величины — концентрации,
с помощью которых так ж е может быть охарактери зован о отклоне
ние фаз Фх и
Фу
от состояния равновесия, О днако, в отличие от
разности химических потенциалов ([хж — p ff), которая равн а нулю
при равновесии ф аз, разность концентраций
(х — у ),
в общем
Р и с. 8 .1 . С хем а п р о ц есса м ассо п ер ед ач и :
0 0 —
гр а н и ц а р а зд е л а ф аз.
У*
о-------s
ч ____
-оХ**
I.
случае не равная нулю при
равновесии *, не может слу
жить
мерой отклонения фаз от
равновесного состояния, т. е.
движущ ей силой процесса мас
сопередачи. При технических
расчетах движ ущ ую силу про
цесса массопередачи — откло
нение системы от состояния
равновесия — выраж аю т
поэ
тому к а к разность концентра
ций
( у * — у)
или
(х — х*).
Т ак
как концентрации могут быть
выражены в различны х едини
цах, то д виж ущ ая сила про
цесса массопередачи может иметь различные значения — см.
пример 6.3.
6.
В соответствии с двум я возможными способами выражения
дви ж ущ ей силы процесса массопередачи — по газовой фазе
(А
у
=
у*
—
у)
или по жидкой фазе (Длг =
х
—
х*)
— уравнение
массопередачи, аналогичное уравнению теплопередачи,
может
быть написано в д ву х видах:
м
=
Ку
At/CpF
Ч:
(6.10)
или
М — К х A x CpF
.
Do'stlaringiz bilan baham: 
