汽液平衡数据的测定

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1、专业：姓名：学号：日期：2015地点：装订线实验报告课程名称：化工专业实验指导教师：李勇成绩：_________实验名称：气液平衡数据的测定同组学生姓名：一、实验目的和内容二、实验原理及数据处理依据三、实验装置与试剂四、操作方法和实验步骤五、数据记录及处理六、实验结论及误差分析七、分析和讨论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，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

2、究深受化工界人士的重视。一、实验目的和内容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。气液平衡测定的种类：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

3、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。图1循环法测定汽液平衡数据的基本原理示意图总之，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。二、实验原理及数据处理依据以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多，但基本原理一致，如图1所示

4、，当体系达到平衡时，a、b容器中的组成不随时间而变化，这时从a和b两容器中取样分析，可得到一组汽液平衡实验数据。当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：……………………………………….(1)常压下，气相可视为理想气体，；再忽略压力对液体逸度的影响，从而得出低压下气液平衡关系为：……………………………………(2)式中p——体系压力（总压）；pi0——纯组分I在平衡温度下饱和蒸汽压，可用安托尼（Antoine）公式计算；xi、yi——分别为组分I在液相和气相中的摩尔分率；γi——组分i的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据，则可用…

5、……………………………..…..(3)计算出不同组成下的活度系数。本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为：lnγ1=-ln………(4)lnγ2=-ln………(5)Wilson方程二元配偶参数和采用非线形最小二乘法,由二元气液平衡数据回归而得.目标函数选为气相组成误差的平方和,即F=…………………………………(6)三、实验装置与试剂实验装置见下图，其主体为改进的Rose平衡釜一汽液双循环式平衡釜。样品组成采用折光指数法分析。四、操作方法和实验步骤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

6、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分钟保持恒定不变，则可以认为已达平衡（为什么？）可以取样分析； 7．将一个取样瓶在天平上称重（记下重量G1），然后往瓶内加入半瓶左右的去离子水（约3毫升）称重（记下重量G2），该含水的取样瓶用于取汽相样品。另用一个空瓶（注意不要加水）取液相

7、样品；8．取样前记下平衡温度，并用一烧杯分别从二个取样口放掉1~2毫升左右的液体；9．用准备好的二个取样瓶同时取样，取样量约为容积的4/5左右。取好样后，立即盖上盖子。然后将汽相样品瓶在电光天平上称重（记下重量G3）。液相不必称重；10． 取样后，再向釜内加入15~20毫升的乙醇以改变釜内组成；11． 将汽相样品瓶摇晃，使瓶内样品均匀，然后将二个样品在阿贝折光仪上测出折光指数，通过n(30,D)-x标准曲线查出液相样品的