
【化】 vapor-liquid equilibrium
steam; vapour
【醫】 steam
fluid; liquid; succus
【化】 liquor
【醫】 Fl.; fld.; Fluid; humor; juice; Liq.; sap; succi; succus
balance; counterpoise; equation; equilibrium; equipoise; poise; standoff
【計】 balancing; equalization
【化】 equilibrium
【醫】 balance; bilanz; equilibration; equilibrium
【經】 balancing; counterbalance; equalization; equilibrium; in balance; level
汽液平衡(Vapor-Liquid Equilibrium, VLE) 是熱力學和化學工程中的核心概念,指在特定溫度、壓力條件下,多組分混合物中的氣相與液相達到動态平衡的狀态。此時,從液相蒸發進入氣相的分子速率等于從氣相冷凝返回液相的分子速率,系統組成不再隨時間變化。
汽液平衡遵循相平衡準則,即系統中任一組分 i 在氣相和液相中的化學勢(μ) 或逸度(f) 相等:
$$ mu_i^V = mu_i^L quad text{或} quad f_i^V = f_i^L $$
其中 V 代表氣相,L 代表液相。該平衡由溫度(T)、壓力(P)及各組分濃度共同決定,通常通過實驗測定或熱力學模型(如NRTL、UNIQUAC方程)計算 。
組分 i 的 K_i = y_i / x_i(y_i 為氣相摩爾分數,x_i 為液相摩爾分數)。K值用于量化組分在兩相間的分配,是蒸餾塔設計的基礎 。
International Union of Pure and Applied Chemistry. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Vapor-Liquid Equilibrium.
Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. McGraw-Hill. (标準教材,闡述VLE計算原理)
Perry, R.H., Green, D.W. Perry's Chemical Engineers' Handbook. McGraw-Hill. (工業分離過程設計指南)
National Institute of Standards and Technology (NIST). ThermoData Engine (TDE). NIST TDE數據庫. (提供可靠VLE實驗數據)
汽液平衡(Vapor-Liquid Equilibrium,VLE)是指在一定溫度和壓力下,封閉系統中的氣液兩相達到動态平衡的狀态。以下是詳細解釋:
汽液平衡是指當氣液兩相共存時,經過足夠長時間後,各組分在氣相和液相中的化學位或逸度趨于相等,此時兩相的組成和溫度不再隨時間變化。例如,苯與甲苯混合液在特定溫度下與蒸氣形成的平衡狀态。
平衡條件
公式表達
對于組分( i ),平衡條件可表示為:
$$
f_i^V = f_i^L
$$
其中,( f_i^V )和( f_i^L )分别為該組分在氣相和液相的逸度。
溫度與壓力
臨界溫度的影響
汽液平衡是化工過程中蒸餾、吸收、萃取等單元操作的理論基礎。例如,在精餾塔設計中,需利用汽液平衡數據預測組分分離效率。
如需更完整的公式推導或應用案例,可參考化工熱力學教材或專業文獻。
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