Построение диаграммы фазового равновесия бинарной смеси. Стехиометрическое соотношение. Коэффициенты активности. Коэффициент уравнения Антуана

Страницы работы

Содержание работы

Построение диаграммы фазового равновесия бинарной смеси

1.  Содержание задания:

Постановка задачи:

При давлении P построить диаграмму фазового равновесия заданной 2-х компонентной смеси по моделям: а) идеальной смеси; б) Вильсона; в) NRTL.

Дано:

P, вещества.

Построить:

I график: T = f (xA); T = f (yA) – количество точек N = 101 смеси по моделям: а) идеальной смеси; б) Вильсона; в) NRTL.

II график: yA = f (xA) – количество точек N = 101. смеси по моделям: а) идеальной смеси; б) Вильсона; в) NRTL.

Варианты заданий:

Вариант

Компоненты

P

Вариант

Компоненты

P

1

1

2

2,6

26

2

3

1,4

2

2

3

0,6

27

3

1

2,6

3

3

1

3,0

28

1

2

3,3

4

1

2

3,8

29

2

3

0,9

5

2

3

3,7

30

3

1

5,0

6

3

1

1,9

31

1

2

5,5

7

1

2

3,4

32

2

3

4,3

8

2

3

3,6

33

3

1

4,3

9

3

1

1,9

34

1

2

4,3

10

1

2

2,0

35

2

3

1,7

11

2

3

0,7

36

3

1

4,4

12

3

1

1,2

37

1

2

5,3

13

1

2

4,0

38

2

3

2,1

14

2

3

1,2

39

3

1

4,9

15

3

1

2,0

40

1

2

4,2

16

1

2

2,6

41

2

3

2,5

17

2

3

3,2

42

3

1

2,9

18

3

1

3,1

43

1

2

2,8

19

1

2

5,4

44

2

3

3,2

20

2

3

4,3

45

3

1

3,2

21

3

1

3,4

46

1

2

4,6

22

1

2

5,1

47

2

3

5,1

23

2

3

2,7

48

3

1

1,5

24

3

1

1,3

49

1

2

2,1

25

1

2

1,4

50

2

3

2,5

Условные обозначения:

A – легколетучий компонент;

B – труднолетучий компонент;

xi – содержание i-го компонента в жидкой фазе,(мол.%);

yi – содержание i-го компонента в паровой фазе,(мол.%);

i – индекс компонента;

ki – константа фазового равновесия i-го компонента;

P – давление в системе, ата;

Pi – давление пара над чистым растворителем, ата;

T – температура системы, °С

Tкип i – температура кипения i-го компонента, °С

γ – коэффициент активности

Λij, Vi, λij – параметры модели Вильсона;

Gij, gij – параметры модели NRLT;

Математическая модель:

Стехиометрическое соотношение:

xi = 1; ∑yi = 1

Фазовое равновесие:

Константа фазового равновесия:

Давление насыщенных паров компонента i-го компонента:

Коэффициенты активности:

а) идеальная смесь

γ = 1

б) по Вильсону

в) по NRLT

Примечание: верхний индекс – это квадрат.

Справочные данные:

Коэффициента уравнения Антуана

компонент

Аi

Вi

Сi

1

2,51

236,69

127,34

2

2,92

598,49

169,44

3

5,22

1742,00

234,00

Параметры энергетического взаимодействия молекул компонентов 1, 2, 3 для моделей Вильсона и NRLT:

∆λ12, ∆g12

∆λ13, ∆g13

∆λ21, ∆g21

∆λ23, ∆g23

∆λ31, ∆g31

∆λ32, ∆g32

-226,89

180,31

704,87

99,76

1722,10

1074,66

V1 = 104,00; V2 = 49,60; V3 = 18,70

a12 = 0,30; a13 = 0,20; a23 = 0,46

Алгоритм расчета по модели идеальной смеси:

1.  Выписать коэффициенты Аi, Bi, Ci уравнения Антуана для заданной пары веществ.

2.  Найти температуры кипения веществ согласно «алгоритму поиска температуры кипения Tкип при заданном давлении системы P» и определить из пары веществ легколетучее вещество А и тяжелолетучее вещество B.

3.  Находим шаг по температуре

4.  Находим Tj при j = 1, … , N.

T1 = TH         Tj+1 = Tj + ΔT

5.  Для каждой Tj находим PA и PB по уравнению Антуана.

6.  Для каждой Tj находим KA и KB при γ = 1.

7.  Для каждой Tj находим xA

8.  Для каждой Tj находим yA.

9.  Строим графики.


Алгоритм расчета по моделям Вильсона и NRLT:

п. 1-7 те же, что в «алгоритме расчета по модели идеальной смеси»

8.  Для x1 = xA и x2 = 1 – xA находим натуральные логарифмы коэффициентов активности lnγ1 и lnγ2 по модели Вильсона или NRLT.

9.  Находим коэффициенты активности γ1 и γ2 по модели Вильсона или NRLT.

10. Для каждой Tj находим KA и KB при γ1 и γ2, рассчитанной в п.9.

11. Для каждой Tj уточняем xA

12. Для каждой Tj находим yA.

13. Строим графики.

Алгоритм поиска температуры кипения Tкип при давлении системы P:

1.  Задать произвольную температуру T.

2.  Найти Pi данного вещества при заданной температуре T по уравнению Антуана.

3.  Если |PiP| < 0.001, то Tкип = T. Если |PiP| ≥ 0.001, то переходят к п.1, подбирая T до тех пор, пока не будет выполняться условие п.3.

2.  Содержание отчета:

- постановка задачи

- цель работы

- ход выполнения работы, с описанием вычислений, результаты которых представить в виде графиков;

- выводы.

3.  Вопросы для контроля:

1)  Основные этапы построения математического описания массообменных процессов. На чем основывается математическое описание массообменного процесса?

2)  Физический смысл диаграммы фазового равновесия. Гетерогенные и гомогенные системы. Зависимость диаграмм фазового равновесия от давления.

3)  Фугитивность компонента в смеси, коэффициент активности компонента.

4)  Уравнение Вильсона (концепция локальных составов). Уравнение NRTL (2 сорта ячеек).

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
28 Kb
Скачали:
0