Перегретый пар и критическая точка. Решение задачи на автоклав

[podlyinarod]

В 10.03.2024 в 14:40, BritishPetroleum сказал:

почему 2 бара именно?

Потому что это докритическая область, и парциальное давление пара воды точно определяется не количеством воды (в пределах от "в сосуде только газ" до "в сосуде только жидкость"), а температурой. Вот смотрим таблицу http://www.e-boiler.ru/tablitsa-zavisimosti-davlenie-vodyanogo-para-ot-temperatury и для 120 градусов имеем 1,962 бар. Плюс исходное атмосферное давление воздуха 1 бар (если уплотнения скороварки идеальны; в противном случае воздух мог и вообще практически весь быть вытеснен паром до того, как уплотнения как следует "расперло" давлением, как это происходит под крышкой кастрюли с кипящей водой). Итак, примерно 3 бар, где 2 бар воды и 1 бар газов воздуха.

Конечно, для точного расчета реальных газов надо учитывать их фугитивности, но в общем до многих десятков бар это не сильно надо.

В 10.03.2024 в 14:40, BritishPetroleum сказал:

уточнить, ведь есть еще перегретый водяной пар

Перегретый - это когда жидкая вода закончилась, а нагрев продолжился. Тогда нет равновесия пар-жидкость.

В 10.03.2024 в 14:40, BritishPetroleum сказал:

как решить задачу: есть смесь ацетона 30 грамм, с водой 10 грамм

Надо отдельно считать парциальные давления этих субстанций (не забывая о пределах, за которыми остаётся только пар, как перегретый водяной пар, также и с ацетоном может случиться, и когда остаётся только жидкость) и сложить. Еще и давление пара в смеси с водой зависит от концентрации, закон Рауля кажется. Да, задача сложная, но интересная.

Изменено 10 Марта, 2024 в 12:40 пользователем podlyinarod

[BritishPetroleum]

В 10.03.2024 в 16:37, podlyinarod сказал:

Перегретый - это когда жидкая вода закончилась, а нагрев продолжился. Тогда нет равновесия пар-жидкость.

Чтобы получить перегретый пар из жидкости при 120 градусах, надо увеличить объем сосуда? Чтобы давление упало,правильно? И вода перешла в пар

[podlyinarod]

В 10.03.2024 в 15:43, BritishPetroleum сказал:

надо увеличить объем сосуда? Чтобы давление упало,правильно? И вода перешла в пар

Если мы начнем при постоянной Т увеличивать объем, давление (равновесное - смотря с какой скоростью увеличивать) не изменится, пока не выкипит вся вода, занимая новые объёмы.

 

Можно проще сделать - вылить всю воду при, скажем, 110 градусах (или изначально налить её столько, чтобы хватило на давления насыщенного пара только при 110 град.). Тогда концентрация воды будет соответствовать насыщенному пару при 110 град., а температура уже 120 град. - пар "перегрет".

[BritishPetroleum]

В 10.03.2024 в 16:20, stearan сказал:

понятно, что в этих условиях это вудет не PV=nRТ, есть более сложные уравнения пригодные для этих условий.

а для ацетона при 250, те при температуре сверхкритической клапейрон менделеев будет работать?

[stearan]

В 10.03.2024 в 10:12, BritishPetroleum сказал:

есть смесь ацетона 30 грамм, с водой 10 грамм. Все это дело нагревается в замкнутом сосуде 2 литра, вопрос какое давление будет при 250 градусах? И в какой форме бдует ацетон и вода в сосуде?

будет только пар (или, с учетом воздуха, парогазовая смесь) и давление порядка 20 атм.

В 10.03.2024 в 13:26, BritishPetroleum сказал:

ну то есть задача с ацетоном и водой сложная?

если требуется инженерное решение с реальной точностью, то в общем случае да. в данном случае намного проще, т.к. при указанных условиях не будет жидкой фазы.

в общем случае (при наличьи и жидкой фазы) сильное осложнение расчета вытекает из необходимости учета равновесия жидкость-пар.

конкретно для системы ацетон-вода сильно неидеальная ж.ф. (Рауль-Дальтон не потянут, потребуется учитывать коэффициенты активности) и одного равновесного давления воды (40 атм при 250°С, а с учасием ацетона то будет больше!) хватит для создания ощутимой неидеальности и по паровой фазе. придется считать фугитивности и плотность парогазовой фазы по кубическим УС и корректировать распределение компонентов и общей массы меж фаз. замкнутая система уравнений получится.

Изменено 10 Марта, 2024 в 13:49 пользователем stearan

[stearan]

В 10.03.2024 в 13:53, BritishPetroleum сказал:

а для ацетона при 250, те при температуре сверхкритической клапейрон менделеев будет работать?

 для оценки - первого приближения - да.

для более точного расчета давления и плотности пара подойдут напр. уравнения состояния RKS или Peng-Robinson

[chemister2010]

Интересно, что многие воспринимают, что за критической точкой только сверхкритический флюид и все. Но там еще много интересных эффектов, в том числе и кривые критических состояний.

[stearan]

В 10.03.2024 в 17:00, chemister2010 сказал:

Интересно, что многие воспринимают, что за критической точкой только сверхкритический флюид и все. Но там еще много интересных эффектов, в том числе и кривые критических состояний.

ретроградные эффекты

[podlyinarod]

В 10.03.2024 в 19:00, chemister2010 сказал:

там еще много интересных эффектов, в том числе и кривые критических состояний

Поиск по "кривые критических состояний" ведёт сюда.

[chemister2010]

В книгах Циклиса много интересных эффектов.