3.2.3. Диаграмма равновесных кривых х-у смеси кислород – азот при различных давлениях

При расчете необходимого числа теоретических тарелок в ректификационной колонне широко применяется диаграмма равновесных кривых х-у при различных давлениях (рис. 3.3). На оси абсцисс откладываются мольные концентрации х низкокипящего компонента – азота в жидкости, а по оси ординат мольные концентрации у того же азота, но в паре. Кривые на диаграмме являются изобарами, показывающие зависимости мольной концентрации равновесного состояния азота в паре у от мольной концентрации равновесного состояния азота в жидкости х при данном давлении.

3.2.4. Номограмма т-p-I-х-у Герша-Цеханского для системы кислород – азот

При расчете процессов разделения воздуха широко применяется также номограмма Т-p-i х-у системы кислород – азот (рис. 3.4). Номограмма позволяет определить сразу пять параметров равновесных состояний пара и жидкости системы

Рис. 3.4. Номограмма Т-p-i-х-у Герша-Цеханского для системы кислород – азот

кислород-азот: температуру, давление, энтальпию и концентрацию равновесных состояний кислорода и азота и в паре, и в жидкости.

Номограмма разделяется на две части: область равновесных состояний жидкости – слева и область равновесных состояний пара – справа. На номограмме нанесены изобары и сетка концентрации кислорода , % и азота , %.

На номограмме показано определение отдельных параметров смеси - (пунктирные линии) для заданных давлений и температуры.

3.2.5. Диаграмма I - X для системы кислород-азот

Диаграмма для системы кислород и азот , введенная в технику Пуаншоном, имеет большое значение при расчете процессов ректификации (кипения и конденсации) и числа теоретических тарелок в разделительных колоннах (рис. 3.5).

Рис. 3.5. i - х диаграмма для воздуха

В диаграмме по оси ординат откладывается энтальпия , а по оси абсцисс – концентрация нижекипящего компонента х (для воздуха-азот) в жидкости и паре. На диаграмме нанесены две кривые линии: верхняя а-b - изобара конденсации, нижняя с-d – изобара кипения. Изобара конденсации представляет собой кривую состояния пара, соответствующего началу конденсации. Кривая с-d представляет собой состояние жидкости в начале кипения. Эти две кривые не сходятся в одной точке при концентрации азота от 0 до 100 % , как это имеет место для равновесных кривых в Т-х-у диаграмме. Разность ординат соответствует разности энтальпий пара и жидкости: для х = 0 % она равна скрытой теплоте испарения кислорода - ; для х = 100 % - скрытой теплоте испарения азота - . Между пограничными кривыми диаграммы находится двухфазная область: жидкость-пар. Выше кривой конденсации находится область перегретого пара, ниже кривой кипения – область жидкости. В верхней части диаграммы (рис. 3.5) приведены изобары в координатах Т-х-у и показан способ построения изотерм в i - x диаграмме. Изотерма А-В в Т-х-у диаграмме легко переносится на диаграмму i - x. Точка А на диаграмме Т-х-у соответствует точке на диаграмме i - x, а точка В соответствует точке . Линия - представляет собой изотерму на диаграмме i -x. В диаграмме i -x х является концентрация нижекипящего компонента, т.е. азота. Концентрация жидкости обозначается через , а пара – через . Энтальпия жидкости обозначается соответственно через , а пара – через .