توازنات سائل ـ بخار للمزائج

يمكن تمثيل التوازن بخار ـ سائل لمزيج ثنائي بواسطة عدسات التوازن ايزوـدرجة حرارة و ايزوـضغط :

عدسة ايزوـضغط ميثانول (1) ـ ماء (2) ب P=1 جومعلومات[2]

يعبر عن التوازن بين الاط بواسطة المساواة بين عبورة كل مكون بين الطور السائل و الطورالبخاري :

\[f_i^{(L)}(T,P,{\bf x}) = f_i^{(V)}(T,P,{\bf y}) \qquad \forall i=1, \ldots, c\]

في مزيج سائل, عندما اختيرت كحالة مرجعية للمكون \(i\) حالة مادة نقية سائلة في نفس الظروف من درجة الحرارة والضغط ، ويتم التعبير عن عبورة هذا العنصر كيلي :

\[f_i^{(L)} = \gamma_i x_i f_i^{(L,pur)} \approx \gamma_i x_i P_i^{(s)}\]

معامل نشاط كيميائي \(\gamma_i\) يمثل تأثير في سلّم ماكروسكوبية على جزيء \(i\) التفاعل مع جزيئات من طبيعة مختلفة في المزيج.

عبورة المكون \(i\) في طور البخار يساوي الضغط الجزئي : \(f_i^{(V)} = P y_i\) (على افتراض الغاز المثالي).

و طاقة جيبس الزائدة هي الدالة \(g^E (T,P,{\bf x})\) التي تعرف كما يلي :

\[g^E = RT \sum_{i=1}^c x_i \ln\gamma_i\]

تستمد معاملات نشاط كيميائي جميع المكونات من الطاقة جيبس الزائدة :

\[RT \ln \gamma_i = \left( \frac{\left(\partial Ng^E\right)}{\partial N_i}\right)_{T,P,N_{j \neq i}} \]

التمثيل التحليلي ل gE

وتستخدم عبارات تجريبية في معظم الأحيان، مع ثوابت معدلة التي تحدد لتمثيل باكثر دقة ممكنة مخططات التان التجريبية (منحنيات فقاعة والندى)

من بين العبارات المستخدمة غالبا ما يلي :

  • عبارات مارغوليس و دو فان لار (Margules et de Van Laar) التي تستعمل ثابتين لكل زوج من المكونات، ولكن تعميمها لمزيج لأكثر من عنصرين إشكالية  ;

  • معادلة NRTL (Non Random Two Liquids)، التي بنيت من مفهوم التراكيب المحلية، و التي تعتمد على ثلاثة ثوابت التعديل على الاكثر لكل زوج من المكونات. وتستخدم هذه عبارة لتمثيل فئات كبيرة من المزائج، ويمكن تطبيقها بسهولة على مزائج من أكثر من مكونين ;

  • معادلة UNIQUAC التي ليس لها إلا ثابتين لكل زوج من المكونات (و ثابتين لكل مكون)، مع أداء L قريبة من NRTL ;

  • معادلة UNIFAC التي بنيت حول مفهوم اشتراكات المجموعة : يتم وصف التفاعلات بين الجزيئات من التفاعلات بين المجموعات الوظيفية.

معادلة الحالة صالحة للطورين السائل و الغازي

بدلا من ذلك ، يمكن أيضا تمثيل الطورين بمعادلة حالة واحدة على شكل : \(P=P(T,V,\bf{N})\)

يعر عن برة مكون في \(i\) الطور السائل \(\phi\) كما يلي :

\[f_i^{(\phi)} = \varphi_i^{(\phi)} P x_i^{(\phi)}\]

معدلة العبورة \(\varphi_i^{(\phi)}\) يحسب من معادلة الحالة :

\[\ln \varphi_i^{(\phi)} = \int_{V^{(\phi)}}^{\infty} \left [\left(\frac{\partial (P/RT)}{\partial N_i}\right)_{T, N_{j, j\neq i}}-\frac{1}{V} \right ] dV- \ln \frac{PV^{(\phi)}}{RT}\]

معادلة الحالة RKS مع ثابتين مستخدمة في كثير من الأحيان .يقتصر نطاق صلاحيتها لمزيج من المكونات قطبية قليلا، وكن تمكن لاقتراب من نقطة حرجة للموائع..

محاكاة

التطبيق "معالجة اتوازنات بخار ـ سائل" يمكن تعديل الثوابت الثنائية من معادلات Margules ،Van Laar ،NRTL و RKS على البيانات التجريبية من التوازن بخار ـ سائل من مزاج مختلفة وبالتالي، مقارنة أداء هذه التعبيرات المختلفة..

إضافةالحصول على الفصول الكاملة

توازنات بين اطوار مزاج ثنائية وتمثيلها من خلال نماذج من معاملات نشاط كيميائي في الفصل الآتي " توازنات بين اطوار مزاجÉquilibres liquide-vapeur de mélanges ". ننصح استكمال قراءته مع الفصل المتعلق" توازنات بخار ـ سائل للمزاج متعددة المكوناتÉquilibres liquide-vapeur de mélanges multiconstituants".

يتم تطوير تفسير المخططات التوازنات الثنائية بمفهوم تقليل طاقة جيبس الحرة في الفصل " تفسير توازن الاطوار في المزاج Interprétation de l'équilibre de phases de mélanges ".

وأخيرا، استخدام معادلات الحالة لتمثيل الطورين تم تطويره في الفصل " موائع تحت ضغط عالي Fluides sous haute pression ".