气液平衡数据测定实验，气-液平衡实训设备

气液平衡数据测定实验，气-液平衡实训设备

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气液平衡数据测定实验是化学工程、材料科学以及热力学等领域中一项重要的实验，旨在通过测定气液两相在平衡状态下的温度、压力、组成等数据，了解物质的相平衡特性及其热力学性质。本文将详细介绍该实验的目的、原理、装置、步骤及注意事项等内容。

实验目的

1. 掌握测定方法：了解并掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统（如乙醇-水、甲醇-异丙醇等）气液平衡数据的方法。
2. 理论验证与应用：通过实验数据验证气液平衡理论，并了解活度系数等热力学参数的计算方法，以及这些参数在化工过程设计和优化中的应用。
3. 提升实验技能：熟悉平衡釜等实验装置的构造和操作方法，提升实验设计和数据处理的能力。

实验原理

气液平衡数据测定实验基于相平衡原理，即当气液两相达到平衡时，它们的温度、压力相等，且任一组分在各相中的逸度（或活度）也相等。在低压下，气相可视为理想气体混合物，忽略压力对液体逸度的影响后，可以得到气液平衡关系式，如pyi=γipi0xi，其中p为体系压力，pi0为纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，xi、yi分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率，γi为组分i的活度系数。

实验装置与设备

实验装置通常包括平衡釜（如改进的Rose釜，具有汽液双循环功能）、阿贝折射仪、超级恒温槽、标准温度计、取样瓶、微量注射器等。平衡釜用于建立气液平衡状态，阿贝折射仪用于测定样品的折射率以计算其组成，超级恒温槽用于控制实验温度等。

实验步骤

1. 准备阶段：检查实验装置的气密性，确保各部件连接紧密无泄漏；按照实验要求配制一定浓度的溶液并加入平衡釜中；开启冷却水和加热系统，调节至设定温度。
2. 建立平衡：加热平衡釜使溶液沸腾并建立气液循环，通过调节加热电压控制沸腾速度和冷凝回流速度，使系统达到稳定平衡状态。记录实验条件如大气压力、系统压力、室温等。
3. 取样分析：在平衡状态下用取样瓶同时取液相和气相样品，注意取样前要放掉部分液体以避免取样误差。液相样品可直接称重或测定其折射率等参数；气相样品需先稀释后测定其折射率或组成。
4. 数据处理：根据实验测得的数据计算各组分在液相和气相中的摩尔分率以及活度系数等参数。可以采用适当的数学模型（如Wilson方程）对实验数据进行关联和分析。

注意事项

1. 安全操作：严格遵守实验室安全规程，佩戴好个人防护装备；注意加热系统的安全使用避免烫伤或火灾等事故。
2. 精确测量：确保实验数据的准确性和可靠性；注意取样时的操作细节以避免误差产生；采用合适的分析方法和仪器进行数据处理和分析。
3. 设备维护：实验结束后及时清洗和维护实验装置和设备；保持其良好的工作状态和性能以便下次使用。

实验应用与意义

气液平衡数据测定实验在化工过程设计、操作及过程控制等方面具有广泛的应用价值。通过测定气液平衡数据可以了解物质的相平衡特性和热力学性质为化工过程的优化和改进提供重要依据。同时该实验也是培养学生实验技能和科研素养的重要途径之一。

YUY-QYC气-液平衡数据测定实验装置

装置功能

1. 了解气液平衡测定装置的构造及工作原理。
2. 掌握二元体系汽液相平衡数据的测定方法。
3. 学会求解活度系数方程式中的参数，并进行气液平衡数据的关联。

主要配置

玻璃平衡釜，玻璃冷凝器，玻璃干燥器，玻璃缓冲器，塔釜加热器、U型压差计，操作台架，控温仪表、测温仪表等。

公用设施

水：装置需冷却水，自带和自来水管相连的接口。
电：电压AC220V，功率500W，标准单相三线制。每个实验室需配置1～2个接地点（安全地及信号地）。
实验物料：乙醇 -- 环己烷溶液

技术参数

1. 玻璃平衡釜容积：20-30ml，采用玻璃气液两相双循环平衡釜。
2. 塔釜加热丝：0-300W可调，控温:采用手动与自动两种控温方式，自动控温采用宇电AI智能型仪表,精度FS≤0.2%。最高使用温度：140℃，操作压力: 常压。
3. 配真空设备可用于低压下气液平衡数据测定。
4. 装置材质为304不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单、操作方便。
5. 外形尺寸：500×400×800mm（长×宽×高）。