нга, який при помірному тиску, як правило, трохи відхиляється від одиниці.
Тоді летючість для рідкої фази, а константа фазового рівноваги для реальних систем пар-рідина
.
Коефіцієнт активності для i -го компонента багатокомпонентної суміші при певних припущеннях може бути визначений по рівнянню Скетчарда-Гільденбранда [4]: ??
,
де - параметр розчинності компонента;- Середньозважена розчинність суміші,
.
Ще більш точні значення константи фазового рівноваги можуть бути отримані за експериментальними даними фазового рівноваги бінарних і багатокомпонентних систем.
2. Розрахунок фазового рівноваги системи рідина-пар бінарних і багатокомпонентних сумішей
У кріогенної техніки поділ сумішей найчастіше здійснюють методом низькотемпературної ректифікації в поєднанні з іншими процесами. Серед поділюваних сумішей особливий інтерес представляють повітря, водень, природний газ.
Сухий і очищений від вуглеводневих домішок атмосферне повітря являє собою газову суміш складного складу.
Повітря - єдине вихідна сировина для одержання в промислових масштабах кисню, аргону, азоту, неону, криптону, ксенону та ін. (табл. 1).
Фракція низкокипящих компонентів, що складається з гелію, водню, неону, знаходиться в ректифікаційної колоні в газоподібному стані, накопичується з парою азоту під кришкою конденсатора-випарника нижньої колони, виводиться з апарату, і з неї методом низькотемпературної дефлегмації виділяється неон.
Криптон і ксенон мають більш високу температуру кипіння, ніж інші компоненти повітря, тому вони накопичуються в рідкому кисні і виділяються з нього методом низькотемпературної ректифікації в поєднанні з іншими методами. Після збагачення криптонові концентрат являє собою бінарну суміш криптон-ксенон, яка поділяється методом низькотемпературної ректифікації.
Таблиця 1
Основні властивості речовин [4, 29]
ВеществоХіміческая формулаГазовая постійна, Дж/(кг · К) Температура кипіння, ККрітіческіе параметриФактор ацентрічності? Т кр, K p кр, МПа? кр, кг/м 3 АзотN 2 0296,8 77,36 126,23,398 313,1 0,04АргонAr 0208,146 87,29 150,654,864 531,0 0,002КіслородO 2 0259,835 90,19154,5815,107 436,2 0 , 0213Пара- водородp-H 2 4124,2 20,39 32,9841,287 31,43 0,2491Пара- дейтерійp-D 2 2063,0 23,57 38,34 1,61 20,39 0,238КріптонKr 0099,215 111 , 7 209,40 5,49 912,0 0,002КсенонXe 0063,322 165,05 289,74 5,821110,0 0,002НеонNe 0411,94 27,17 44,452,721 484,0 0,0388Оксід углеродаCO 0297,0 81,63 132,923 , 496301,86 0,049Діоксід углеродаCO 2 0188,9 194,7 304,27,376468,19 0,225МетанCH 4 0518,3 111,7 190,6 4,6162,02 0,0104ЕтанC 2 H 6 0276,5 161,3 305,44,883203,18 0,098
Бінарні і потрійні суміші, що складаються з основних компонентів повітря, в тій чи іншій мірі відхиляються від властивостей ідеальних газових сумішей і розчинів, тому дані про їх рівноважних параметрах визначають в результаті експериментальних досліджень. При узагальненні досвідчених даних часто використовують проміжні функції? i , K i [ см. рівняння (6) і (7)], за допомогою яких отримують вирази, що застосовуються при розрахунках на ЕОМ.
Для зручності позначення складу бінарних і потрійних сумішей, що складаються з компонентів повітря, приймаємо, що індекс 1 відноситься до N 2, 2 - до Аг, 3 - до O 2, 4 - до Kr і 5 -до Хе.
2.1 Інтерполяційні рівняння розрахунку рівноваги потрійний суміші азот-аргон-кисень
У роботах [8, 13, 30] міститься велика інформація по рівновазі системи азот-аргон-кисень, яка узагальнена у вигляді інтерполяційного рівняння для розрахунку фазового рівноваги. Однак більш зручне узагальнення даних по фазовому рівноваги запропоновано В.С. Кортіковим і В.С. Суріної, яке наводиться в роботі [31]. При цьому концентрацію в парі і рідини потрійної системи азот-аргон-кисень визначають за такими виразами:
,
де? i 3 - відносна летючість i -го компонента в кисні.
Для азоту
для аргону
де A 13=1,1494 - 0,2696 lg p ; A 31=0,8458 - 0,0673 lg p - 0,0369 lg p 2;
A 12=0,9406 - 0,2194 lg p ; A 32=0,1186 - 0,0347 lg p ;
B 13=0,0518 - 0,015 lg p ; B 12=0,0360 - 0,0102 lg p ;
B 23=0,0046 - 0,0011 lg p ; A 23=0,3938 - 0,0957 lg p ;
A
