Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Испарение жидкостей. ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА





Жидкость, налитая в открытый сосуд, испаряется из него. При этом молекулы, оторвавшиеся от поверхности жидкости за счёт конвективных потоков и броуновского движения, уходят в окружающее пространство, а на их место из жидкости вылетают всё новые и новые молекулы. Таким образом, над поверхностью жидкости образуется насыщенный пар и процесс испарения протекает до тех пор, пока вся жидкость не испарится.

Для того чтобы молекула оторвалась от поверхности жидкости, она должна иметь кинетическую энергию примерно в 10 раз большую, чем средняя кинетическая энергия молекул жидкости.

В закрытом сосуде кроме испарения будет протекать процесс конденсации паров. При этом в начальный момент времени скорость испарения будет больше скорости конденсации. Но с увеличением числа молекул в единице объёма скорость испарения уменьшается, а скорость конденсации возрастает. В какой-то момент скорость испарения становится равной скорости конденсации. Такое состояние жидкости и пара называется динамическим равновесием. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

Давление насыщенного пара зависит от природы жидкости и её абсолютной температуры. Зависимость давления пара от температуры можно выразить формулой, вытекающей из уравнения Клаузиса-Клайперона.

. (53)

Если принять в первом приближении, что теплота испарения с изменением температуры остаётся величиной постоянной (что справедливо для области температур, которой отвечают невысокие значения давления пара), то интегрируя уравнение, получим:

, (54)

где С – постоянная интегрирования.

Если же мы будем интегрировать уравнение в пределах от Т1 до Т2 и соответственно от Р1 до Р2, то получим уравнение вида:

(55)

или, перейдя к десятичному логарифму, получим:

. (56)

Это уравнение линейное и может быть использовано для определения давления пара данной жидкости при заданной температуре, если известны значение давления пара при другой температуре и мольная теплота испарения.

Из полученных уравнений видно, что с повышением температуры жидкости давление пара увеличивается. С увеличением мольной теплоты испарения давление пара уменьшается, т. к. уменьшается летучесть жидкости.

На практике очень часто приходится иметь дело с различными смесями горючих жидкостей. Различают следующие смеси двух и более жидкостей:

1. смеси жидкостей, хорошо растворимых друг в друге;

2. смеси жидкостей, частично растворимых друг в друге;

3. смеси жидкостей, не растворимых друг в друге.

Давление пара смесей нерастворимых друг в друге жидкостей определяется как сумма давлений компонентов смеси по формуле:

 

, (57)

где - давление пара смеси не растворимых друг в друге жидкостей,

Рiдавление пара i- компонента.

Расчёт давления пара смеси жидкостей, растворимых друг в друге, ведётся по формуле:

, (58)

где - давление пара смеси жидкостей, растворимых друг в друге;

ri – мольная доля i компонента, причём .

Мольная доля каждого компонента может быть определена по формуле

, (59)

где g1, g2, g3 …gi – весовой процент каждого компонента в жидкой фазе;

M1, M2, M3 – молекулярные массы компонентов.

 

ПРИМЕР: Вычислить давление пара толуола при температуре 17°С, если при температуре 30°С давление насыщенных паров его равно 37,2 мм рт. ст. Мольная теплота испарения толуола 32880 Дж/моль.

Решение:

Из уравнения (50) выразим lgP1

.

Отсюда Р1 = 20,8 мм рт. ст.

Ответ: при температуре 17 °С давление насыщенных паров толуола составит 20,8 мм рт. ст.

Давление насыщенного пара при заданной температуре можно определить по номограмме (рис. 3). В середине номограммы находится шкала давления пара, общая для всех веществ. Справа и слева от неё – шкалы температур. По обе стороны от шкалы давления расположены точки, каждая из которых соответствует определённому веществу. Например, №19 –керосину и декану, №32 – этиленгликолю и т. д. Нахождение давления пара жидкости сводится к тому, что через точку, отвечающую заданному веществу, и точку заданной температуры проводится прямая до пересечения её со шкалой давления пара. Точка пересечения этой прямой со шкалой давления и даст значение давления пара при заданной температуре. Для нахождения точных значений давления насыщенных паров или температурных пределов необходимо уметь находить цену деления в конкретных интервалах давлений насыщенных паров по формуле

. (60)

 

ПРИМЕР: Определить давление пара воднобензольной эмульсии при температуре 20°С.

Решение:

1. По номограмме № 1 (рис. 3) для определения давления насыщенного пара находим значения давления насыщенных паров бензола и воды при температуре 20 °С.

Давление насыщенных паров бензола при температуре 20 °С составило 9,31 кПа, давление насыщенных паров воды составило 2,39 кПа.

2. Поскольку вода и бензол при смешивании образуют эмульсию, т. е. взаимно нерастворимы, давление насыщенных паров рассчитывается по формуле (кПа).

Ответ: давление пара воднобензольной эмульсии при температуре 20 °С составило 11,7 кПа.

 

ПРИМЕР: Определить давление насыщенных паров спиртовой смеси при температуре 10 °С. Состав смеси в весовых процентах: этанола – 30 %, метанола – 20 %, пропанола – 50 %.

Решение:

1. Определяем давление насыщенного пара каждого компонента смеси по номограмме:

Рн.п.(СН4О)=7,315 кПа; Рн.п.2Н6О)=1,995 кПа; Рн.п.3Н8О)=0,931 кПа.

2. Определяем молекулярные массы компонентов:

М(СН4О)=32 у. ед.; М2Н6О)=46 у. ед.; М3Н8О=60 у. ед.

3. Определяем мольные доли компонентов:

;

;

.

4. Определяем давление паров смеси растворимых друг в друге жидкостей.

(кПа).

Ответ: давление паров спиртовой смеси при 10°С составило 3,14 кПа.

 

Рис. 3. Номограмма № 1 для определения давления насыщенного пара жидкостей


ПРИМЕР: определить, будет ли опасной концентрация паров этилового спирта в мернике при температуре 270 К и общем давлении 101,3 кПа.

Решение:

1. Определяем давление паров этилового спирта при температуре 270 К (по номограмме № 1 рис. 3) Р = 13,32 кПа.

2. Определяем фактическую концентрацию паров этилового спирта:

.

3. По справочным данным определяем область воспламенения этилового спирта:

jн = 3,28 % jв = 18,95 %.

4. Сравниваем j и jн: j = 1,31 % < jн = 3,28 %, следовательно определяем ПДВК.

ПДВК ≤ Кбез × jн = 0,5 × 3,28 = 1,64 %.

Кбез = 0,5 , т.к. мерник – аппарат без источников зажигания.

5. Сравниваем j с ПДВК и делаем вывод: j = 1,31 < ПДВК, следовательно концентрация безопасна.

Ответ: концентрация паров этилового спирта в мернике при температуре 270 К и давлении 101,3 кПа будет безопасной.

 

Для определения мест расположения устройств вытяжной вентиляции при работе с жидкостями необходимо знать плотность их паров по воздуху, т.е. вес их относительно воздуха.

Плотность пара по воздуху определяется по формуле

, (61)

где МГВ – молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.

Если Д >1, то пары тяжелее воздуха и будут скапливаться в нижней части помещения, вентиляционные устройства следует располагать внизу.

Если Д < 1, то пары легче воздуха и будут скапливаться в верхней части помещения, вентиляционные устройства следует располагать вверху.

ПРИМЕР: Определить место расположения устройств вытяжной вентиляции при работе с бензолом.

Решение:

1. Определяем молярную массу бензола: М6Н6) = 6×12 + 6 ×1 = 78 (кг/кмоль).

2. Определяем плотность пара по воздуху:

пары тяжелее воздуха и скапливаются в нижней частипомещения.

Ответ:устройства вытяжной вентиляции при работе с бензолом должны быть расположены в нижней части помещения.

 

 








Date: 2015-08-15; view: 1341; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.013 sec.) - Пожаловаться на публикацию