Фазовое равновесие. Линия равновесия

Рассмотрим случай поглощения SO₂ из смеси с воздухом чистой водой. Ввиду отсутствия равновесия, начальные условия будут следующими: концентрация SO₂ = у в фазе Ф_y (воздух); концентрация SO₂ = _Х в фазе Ф_х (вода).

С началом растворения SO₂ в воздухе начнется переход части его молекул в обратном направлении со скоростью приблизительно равной концентрации SO₂ в Н₂О и на границе раздела фаз, с течением времени () скорость перехода (Wп) SO₂ в Н₂О будет снижаться, а скорость обратного перехода будет возрастать, причем такой двусторонний переход будет продолжаться до тех пор, пока скорости переноса в обоих направлениях не станут равными друг другу. При равенстве скоростей установится динамическое равновесие, при котором не будет происходить видимого перехода вещества из фазы в фазу.

При равновесии достигается определенная зависимость между пре-дельными или равновесными концентрациями распределяемого вещества в фазах для данных температуры и давления, при которых осуществляется процесс массопередачи.

В самом общем виде связь между концентрациями распределяемого вещества в фазах при равновесии выражается зависимостью (рисунок 3.1):

, (3.11)

. (3.12)

Конкретный вид закона равновесного распределения, выражающего зависимости (3.11) и (3.12), различен для разных процессов массопередачи. При низких концентрациях распределяемого вещества в исходном растворе равновесие описывается законом Генри.

Зная линию равновесия для конкретного процесса и рабочие, т.е. рав-новесные концентрации фаз в соответствующих точках, можно определить направление и движущую силу массоотдачи в любой точке аппарата. На основе этих данных может быть рассчитана средняя движущая сила, а по ней – скорость процесса массоотдачи.

а б

Рисунок 3.1 – Диаграммы равновесия:

а – при р = const и t = const; б –при р = const