汽液平衡数据的测定2

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1、实验报告专业：化学工程与工艺姓名：高子岳学号：3110101849日期：13.10.9地点：西溪化学楼234课程名称：化工专业实验指导老师：李勇成绩：实验名称：汽液平衡数据的测定实验类型：同组学生姓名：周恒一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得汽液平衡数据是最常用的化工基础数据。许多化工过程如精馏的设计、操作及过程控制等都离不开汽液平衡数据。在热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。现在，

2、各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。所以，汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视。一．实验目的通过测定常压下乙醇—水二元系统汽液平衡数据的实验，使同学们了解、掌握汽液平衡数据测定的方法和技能，熟悉有关仪器的使用方法，将课本上学到的热力学理论知识与实际运用有机地联系在一起。从而既加深对理论知识的理解和掌握，又提高了动手的能力。二．汽液平衡测定的种类由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。按压力分，有常减压汽液平衡和高压汽液平衡。高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂，难度较大。常减压

3、汽液平衡测定则相对较易。按形态分，有静态法和动态法。静态法技术相对要简单一些，而动态法测定的技术要复杂一些但测定较快较准。在动态法里又有单循环法和双循环法。双循环法就是让汽相和液相都循环，而单循环只让其中一相（一般是汽相）循环。在一般情况下，常减压汽液平衡都采用双循环，而在高压汽液平衡中，只让汽相强制循环。循环的好处是易于平衡、易于取样分析。根据对温度及压力的控制情况，有等温法与等压法之分。一般，静态法采用等温测定，动态法的高压汽液平衡测定多采用等温法。总之，汽液平衡系统特点各异，而测定的方法亦丰富多彩。本实验采用的是常压下（等压）双循环法测定乙醇—水的汽液平衡数据。

4、三．实验原理以循环法测定汽液平衡数据的平衡釜有多种型式，但基本原理是一样的。如图1所示，当体系达到平衡时，A和B两容器中组成不随时间而变化，这时从A和B两容器中取样分析，可以得到一组汽液平衡实验数据。根据相平衡原理，当汽液两相达到相平衡时，汽液两相温度压力相等，同时任一组分在各相中的逸度相等，即：（1）这里对低压汽液平衡，其气相可以视为理想气体混合物，即，忽略压力对液体逸度的影响，即，从而得出低压下汽液平衡关系式：（2）式中P—体系压力（总压）--纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压（可用Antoine公式计算）--组分i在液相、汽相中的摩尔分数。ri—组分i的液相活度系

5、数。Antoine公式：这里的压力为mmHg，温度为℃。由实验测得等压下体系的汽液平衡数据即温度、压力、液相组成、汽相组成（T、P、x、y）。用公式（2）计算不同组成下的活度系数：（2）这样得到的活度系数我们就称为实验的活度系数。四．实验装置及仪器采用化工热力学研究室改进的Rose釜，该釜结构独特（如图10所示），汽液双循环，操作非常简便，平衡时间短，不会出现过冷过热现象，适用范围广。温度测定用1/10℃的精密水银温度计。样品组成采用折光指数法分析。图10改进的ROSE釜五．数据处理实验测得的活度系数需要选用一个数学模型关联之。在这里我们可先用Willson方程关联计

6、算。Willson方程如下：式中，称为Willson配偶参数：上二式中，、称为二元交互作用能量参数。V1、V2则是组分1、组分2的液体饱和体积，它是温度的函数。计算时，以为目标函数（也可以选用别的目标函数），采用非线性最小二乘法，对Willson配偶参数进行优化而得到，（并进一步还可以计算出、），利用优化出来的，通过Willson方程计算r1计，r2计，并进一步计算y1计，y2计。有能力使用上述方法的同学不妨用自己的实验数据拟合出Willson配偶参数。如果有困难，可使用文献数据计算。本文附录有、的文献数据，可利用该数据计算，通过Willson方程计算ri计，yi计,

7、并与实验数据ri实，yi实比较。计算时，V1,V2可从附录数据内插求出。六．实验步骤1．用量筒量取140~150毫升去离子水，30~35毫升无水乙醇，从加料口加入平衡釜内；2．开冷却水（注意不要开得太大）；3．打开加热开关，调节调压器使加热电压在200V，待釜液沸腾2~3分钟左右后，慢慢地将电压降低至90~130V左右（视沸腾情况而定，以提升管内的汽泡能连续缓慢地上升为准，不可猛烈上冲，也不可断断续续）；4．从气压计上读出大气压数据记下；5．调节阿贝折光仪的循环水温至30℃；6．观察平衡釜内汽液循环情况，注意平衡室温度变化情况，若温度已连续15~20