i> 21=0,4777 + 0,0479 lg p - 0,0432 lg p 2; p - тиск суміші, кПа.
Властивості суміші, що розділяється, поряд з іншими параметрами, визначаються закономірністю зміни фазового рівноваги і коефіцієнтів поділу відповідних бінарних систем. Константи фазового рівноваги компонентів розглянутої потрійний суміші азот-аргон-кисень змінюються по нелінійному закону (рис. 1).
Рис. 1. Зміна констант фазового рівноваги компонентів суміші азот-аргон-кисень при x 2=0,1 моль/моль: 1 , 2 , < i> 3 - при p =150 кПа; 1 laquo ;, 2 raquo ;, 3 '- при р =600 кПа
Найбільші значення K i (крива 1 ) належать легкокипящая азоту. Разом з тим константи фазового рівноваги компонентів системи азот-аргон-кисень мають складну залежність від тиску. Так, якщо при збільшенні тиску значення констант K 3 і K 2 збільшуються, то K 1 зменшується.
У розглянутому діапазоні зміни концентрацій і тисків коефіцієнти поділу відповідних бінарних сумішей змінюються незначно. Наприклад, при p =150 кПа, x 2=0,10 моль/моль і варіюванні x 1 від 0,05 до 0,90 моль/моль? 12 змінюється від 2,391 до 2,163; ? 13 - від 3,438 до 3,245; ? 23 - від 1,438 до 1,500, а при р =600 кПа при тих же значеннях концентрації компонентів? 12 змінюється від 1,926 до 1,922; ? 13 - від 2,348 до 2,563; ? 23 - від 1,217 до 1,333.
2.2 Розрахунок фазового рівноваги сумішей кисень-криптон і криптон-ксенон
Криптон і ксенон є найменш летючими компонентами повітря, і температура кипіння при стандартному тиску у криптону майже на 30 К, а у ксенону на 70 К вище температури кипіння кисню. У зв'язку з цим вони накопичуються в рідкому кисні і являють собою суміш кисень- (криптон + ксенон), що відноситься до розведених розчинів, оскільки їх сумарна об'ємна частка становить 5 · 10 - 6.
Для розрахунку процесу ректифікації на першому етапі виділення Kr і Xe важливо знати залежність для області малих змістів домішок від вихідної до 0,0001 ... 0,001 об'ємної частки Kr. При розрахунку параметрів фазового рівноваги розглянуту суміш умовно представляють бінарної (кисень-криптон), тоді концентрація криптону в парі
y 4= K 4 x 4.
Зіставлення та узагальнення дослідних даних [32, 33] по фазового рівноваги суміші (3-4) * в області малих концентрацій дозволяє представити залежність константи K 4 від тиску у вигляді
,
а від температури - у вигляді
,
де р - тиск, МПа; Т - температура, К.
Для розрахунку параметрів фазового рівноваги суміші кисень-криптон використовуємо підпрограму, текст якої на алгоритмічній мові ФОРТРАН показаний на рис. 2.
Рис. 2. Підпрограма розрахунку параметрів фазового рівноваги суміші кисень-криптон
Константа фазового рівноваги розведеного розчину кисень-криптон має практично постійне значення. Так, при р =125 кПа K 4=0,118, а при р =0,15 МПа K 4 =0,123, у той час як у розглянутому інтервалі зміни концентрації K 3=1,0.
При розрахунку фазового рівноваги збагаченій суміші криптон-ксенон (4-5) з метою отримання чистих компонентів можуть бути використані апроксимаційні залежності [21], що дозволяють визначити коефіцієнт поділу та інші параметри рівноваги. Підпрограма розрахунку рівноважних параметрів системи криптон-ксенон в інтервалі тисків від 0,2 до 0,45 МПа показана на рис. 3. Коефіцієнт поділу суміші криптон-ксенон можна визначити по рівнянню
.
У рівнянні (16) коефіцієнти A 1 ... A 4 представлені в залежності від тиску:
де р - тиск, МПа.
Рис. 3. Підпрограма розрахунку рівноважних параметрів системи криптон-ксенон
Значення рівноважної концентрації парової фази при відомому тиску і складі рідкої фази визначаємо з рівняння
.
Значення температури кипіння суміші при заданих її параметрах визначаємо по рівнянню
,
де p - тиск суміші, МПа; p ст - стандартний тиск, MПа, p ст=0,101325 MПа;
Результати обчислювального експерименту по фазового рівноваги суміші криптон-ксенон показані на рис. 4 і 5.
Рис. 4. Залежність зміни констант фазового р...
