17.1. РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ ПАР
Смесь двух жидкостей, взаиморастворимых в любых соотноше¬ниях, представляет собой систему, состоящую из двух фаз и двух компонентов, и по правилу фаз (см. гл. 2):
С=К Ф+2=2-2+2=2
имеет две степени свободы (из трех-давления Р, температуры f, концентрации х). Однако при анализе и расчете процессов перегонки жидкостей одну из переменных обычно закрепляют и строят диа¬грамму фаз в плоской системе координат. При этом возможны следующие варианты фазовых диаграмм: Р — t (х = const), Р — — x(t — const), t — х(Р = const).
Для технических расчетов наиболее важной является диаграмма t — х,у, так как обычно процессы перегонки в промышленных аппаратах протекают при Р — const, т. е. в изобарных условиях. На этой диаграмме по оси абсцисс отложены концентрации жидкой х и паровой у фаз, отвечающие различным температурам.
По закону Дальтона рА ~ Ру%, и тогда (с учетом 17.1)
А=Рл!Р={Рл1Р)Хл, (17.2)
но
Р = РА + Рш = Рл*л + РвО ~ *А) = Р* + (РА ~ Рв)*л> (ВД
тогда
Хл = <Р-Р*)ПрА Рв\ (17.4)
По уравнению (17.4) но известным РА и Рв при заданной температуре *,, t2 и т.д. находят хА , хА и т.д., а затем по уравнению (17.2)-соответствующие значения у* , у* и т.д. и по найденным точкам строят линии кипения жидкости (кривая 1ЛА2А1 tB) и конденсации паров (кривая tAB2Bt tB). Отметим, что уравнение (17.4) устанавливает связь между концентрациями (по жидкости) и заданными давлениями (общим Р и насыщенных ларов Рл и Рв). Отрезки А1 Bt, А2В2 и т. д., соединяющие точки равновес¬ных составов жидкой и паровой фаз, являются изотермами.