01气液平衡实验报告.docx

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一、试验目的

1、了解和把握用双循环汽液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。

2、了解缔合系统汽—液平衡数据的关联方法,从试验测得的T-p-x-y数据计算各组分的活度系数。

3、通过试验了解平衡釜的构造,把握气液平衡数据的测定方法和技能。

4、把握二元系统气液平衡相图的绘制。

二、试验原理

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但根本原理一样,如图1所示。当体系到达平衡时,两个容器的组成不随时间变化,这时从A和B两容器中取样分析,即可得到一组平衡数据。

图1、平衡法测定气液平衡原理图

当到达平衡时,除了两相的温度和压力分别相等外,每一组分化学位也相等,即逸度相等,其热力学根本关系为:

fL=fV 〔1〕

i i

?py??

f0x

i i i i i

常压下,气相可视为抱负气体,再无视压力对流体逸度的影响,f

i

而得出低压下气液平衡关系式为:

?p0 从

i

py=rp0x 〔2〕

i i i i

式中,p——体系压力〔总压〕;

p0——纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压,可用Antoine公式计算;

i

x、y

i i

——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率;

? ——组分i的活度系数

i

由试验测得等压下气液平衡数据,则可用

1

y=pyi 〔3〕

i xp0

i i

计算出不同组成下的活度系数。

本试验中活度系数和组成关系承受Wilson方程关联。Wilson方程为:

?

lnγ1=-ln(x1+Λ12x2)+x2(x 12

?

— 21 ) 〔4〕

? x

1 12 2

?

x ??

2

?

x

211

lnγ2=-ln(x2+Λ21x1)+x1(x

2

21

? x

211

— 12

x?? x

1 12 2

) 〔5〕

Wilson方程二元配偶函数Λ12和Λ21承受非线性最小二乘法,由二元气液平衡数据回归得到。

目标函数选为气相组成误差的平方和,即

F=?m(y

?y 〕2?(y ?y 〕2

〔6〕

1

j?1 实

1 j 2 2 j

计 实 计

三、试验装置和试剂

1、试验的装置:平衡釜一台、阿贝折射仪一台、超级恒温槽一台、50-100格外之一的标准温度计一支、0-50格外之一的标准温度计一支、1ml注射器4支、5ml注射器1支。

2、试验的试剂:无水甲醇、异丙醇。

四、试验步骤

1、开启超级恒温槽,调温至测定折射率所需温度25℃或30℃。

2、测温套管中倒入甘油,将标准温度计插入套管中,并将其露出局部中间

2

固定一支温度计,对温度进展校正。

3、查整个系统的气密性,以保证明验装置具有良好的气密性,用与系统相连的100毫升针筒与系统相连,并使系统与大气隔绝,针筒缓缓抽出一点压力,硅油U型管中的两个液注差不变时〔说明系统是密闭的〕,然后再通大气。

4、试验测定的是常压下的气液平衡数据,试验室大气压值取101.325KPa。

5、常温下测11组异丙醇-甲醇二元系统气液平衡标准数据。

6、平衡釜内参与确定浓度的无水甲醇-异丙醇混合溶液约20-30ml,翻开冷却水,安放好加热器,接通电源。开头时缓慢加热,冷凝回流液把握在每秒2~3滴。稳定地回流约15分钟,以建立平衡状态。

7、达平衡后,需要记录下温度计的读数,并用微量注射器分别取气相样品

2毫升,测定其折射率,比照标准曲线得出汽相组成。

8、从釜中取出2毫升混合液,然后依次参与同量的一种纯物质2ml,重建立平衡,试验重复5次。

9、试验完毕,关掉电源和水源,处理试验数据。

五、试验数据的处理

1、绘制异丙醇的标准折射率图

表5-1、二元系统气液平衡标准数据

序号

异丙醇体积分数%

折光率

1

100

1.3718

2

90

1.3675

3

80

1.3670

4

70

1.3645

5

60

1.3620

6

50

1.3550

7

40

1.3539

8

30

1.3458

9

20

1.3449

10

10

1.3365

11

0

1.3298

依据表5-1的数据,以异丙醇所占的体积百分数为横坐标,折射率为纵坐标,作图出直线图,如下:

3

由拟合的图形数据可得始终线方程:y=0.000405x+1.33416

2、计算混合液两相平衡的组成

依据异丙醇与折射率的直线关系式,可以计算出混合物两项平衡时异丙醇的体积分数。例如:

第一组:气相折射率为1.3551,则代入上式:y=51.70%

液相折射率为1.3590,则代入上式:x=61.33%

序号温

温度气相折射率 气相异丙醇的体积液相折射率液相异丙醇的体积

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