汽液平衡数据的测定及数据处理

7．实验数据记录和处理1、乙醇和水的实验基础数据（1）、物性表1-1 乙醇和水的物性名称摩尔质量沸点（℃）折光指数乙醇（1）46.0778.30 1.3595水（2）18.02100.0 1.3325（注：1-乙醇，2-水，下同）（2）、Antoine常数表1-2 Antoine常数Antoine常数适用范围A B C（℃）乙醇8.11221593.864226.18420~93水8.071311730.630233.4261~100（3）、常压下饱和液体的摩尔体积表1-3 常压下饱和液体的摩尔体积温度乙醇水8061.9718.529063.0118.6510064.1218.78（4）、乙醇—水二元交互能量参数2、的计算（1）、内插法平衡温度下乙醇和水的摩尔体积根据表1-3数据，利用内插法求得平衡温度下的摩尔体积，列表如下。

表1-4平衡温度下乙醇和水的摩尔体积（常压下）温度（℃）乙醇的摩尔体()水的摩尔体积()90.263.0318.6585.662.5518.5983.262.3018.5682.362.2118.55以1#数据为计算示例。

（下同）（2）、Willson配偶参数的确定根据表1-4计算Willson配偶参数，计算结果如列表所示。

表1-5 平衡温度下的Willson配偶参数温度（℃）90.20.21770.850685.60.21740.825983.20.21750.816182.30.21750.8125（3）、Willson方程计算。

由表1-5和原始数据根据Willson方程计算，计算结果如下表所示。

表1-6 平衡温度下乙醇—水的温度（℃）乙醇水90.2 4.0882 1.005385.6 3.2201 1.023683.2 2.6358 1.051582.3 1.9939 1.12023、、的计算（1）、平衡温度下的饱和蒸汽压Antoine公式：根据表1-2数据和Antoine公式计算纯组分在平衡温度下的饱和蒸汽压，计算结果如下表所示。

实验二二元气液平衡数据的测定一、实验目的1.测定苯一正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据。

2.通过实验了解平衡釜的结构，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。

3 .应用Wilson方程关联实验数据。

二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。

化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖潜与革新以及对最佳工艺条件的选择，都需要精确可靠的气液平衡数据。

这是因为化工生产过程都要涉及相间的物质传递，故这种数据的重要性是显而易见的。

随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。

许多物系的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。

平衡数据实验测定方法有两类，即间接法和直接法。

直接法中又有静态法、流动法和循环法等。

其中循环法应用最为广泛。

若要测得准确的气液平衡数据，平衡釜是关键。

现已采用的平衡釜形式有多种，而且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。

用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。

本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，釜内液体和气体分别形成循环系统，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。

当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从A和B两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。

图1平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：#=疗 (1)如py】=、］『国常压下，气相可视为理想气体，电=1；再忽略压力对液体逸度的影响，f=po从而得出低压下气液平衡关系式为：py\ = .......... ⑵式中，P——体系压力（总压）；—纯组分i在平衡温度下饱和蒸气压，可用安托尼^Antoine）公式计算;覆、力——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；——组分I的活度系数口由实验测得等压下气液平衡数据，则可用：计算出不同组成下的活度系数。

气液相平衡实验报告实验目的：探究气液相平衡的基本规律和影响因素。

实验器材：1. 恒温水浴槽2. U型玻璃管3. 气压计4. 液体试剂5. 多孔瓷芯6. 温度计7. 固体试样实验原理：气液相平衡是指在一定温度下，气体和液体之间达到平衡状态的现象。

实验中，使用U型玻璃管连接液体试剂和气压计，通过控制温度和将气态和液态物质接触，观察两相之间达到平衡时的气体压力，并推断出气液相平衡的规律。

实验步骤：1. 准备实验器材，搭建实验装置。

2. 将恒温水浴槽加热至设定温度。

3. 将液体试剂注入U型玻璃管中，保证一浸没在水中，另一端露出水面。

4. 预热液体试剂至与水浴槽温度相同。

5. 打开气压计的阀门，使其与U型玻璃管内的气体接触。

6. 观察并记录气压计读数，并等待数分钟使气液平衡达到稳定。

7. 将温度计插入水浴槽，记录水浴温度。

8. 重复以上步骤，分别在不同温度和液体试剂条件下进行多次实验。

实验结果与讨论：1. 实验结果将以表格的形式呈现，记录每次实验所得的气体压力和温度数据。

2. 根据实验数据，绘制气体压力与温度之间的图像。

3. 分析图像中的趋势，推导气液相平衡的规律。

4. 探讨温度、压力和液体性质对气液相平衡的影响。

结论：通过本实验，我们得出了气液相平衡的实验数据，并绘制出相应的图像，从图像中可以看出，随着温度的升高，气体压力也相应增加。

这说明在一定温度下，气体的压强与温度呈正相关关系。

实验还发现，不同的液体试剂在相同温度下存在着不同的气压计读数，提示不同的液体试剂在气液相平衡中具有不同的特性。

我们的实验结果验证了气液相平衡的规律，为进一步研究和应用气液相平衡的相关领域提供了实验依据和理论支持。

附注：本实验只给出了基本实验步骤和结果讨论，详细的数据和图像以及进一步的分析可参考实验记录表和附件中的实验数据。

实验数据处理（1） 乙醇浓度的计算利用实验参考书提供的乙醇标准曲线数据，由折光率和乙醇摩尔百分率关系用内插法得到乙醇摩尔分率如表1. 计算示例：以第一组气相为例第一组的气相折光率为1.3595落在折光率1.3594-1.3599之间，对应的乙醇摩尔分率为0.9379-0.8810.插值法计算如下：1.3599−1.35950.8810−x =1.3599−1.35940.8810−0.9379解出x=0.9265,水的气相摩尔分率=1-x-=0.0735.（2） 温度计暴露温度校正n=t 观-（50-1.6*6.7），t 室=25℃，t 实际=t 观+0.00016n(t 观-t 室)；tp=t 实际+0.000125（t 室+273）（P-760），因为本小组实验的P 大于标准大气压，所以用P-760。

计算示例：以第一组为例；n=t 观-39.28=77.81-39.28=38.53，t 实际=77.81+0.00016*38.53*（77.81-25）=78.14℃ 平衡温度计算：tp=t 实际+0.000125（t 室+273）（P-760）=78.18+0.000125(25+273)(761.313-760)=78.19℃（3） 实验测得的温度和压强以及摩尔分率如表1、表二。

（4） 由所得的二元气液平衡数据表记录如表二。

活度计算示例：以第一组气相为例根据安托尼(Antoine)公式，lg(Ps)=A-B/(C + t/℃)，求出不同平衡温度下乙醇和水的饱和气压，乙醇的安托尼(Antoine)参数:A=8.21330,B=1652.050,C=231.480,水的安托尼(Antoine)参数：A=7.96681,B=1668.21,C=228。

计算乙醇的饱和蒸汽压：lgP=8.2133-1652.05/(231.48+78.19)，得P=755.879mmHg; 计算水的饱和蒸汽压：lgP=7.96681-1668.21/(228+78.19)，得P=330.029mmHg; 计算活度系数： 由简化后的公式：0i p x py i ii =γ 乙醇的活度系数：γA=(P*yA)/(xA*P0)=(761.313*0.9265)/(0.8718*755.879)=1.0704水的活度系数：γB=(P*yB)/(xB*P0)=(761.313*0.0735)/(0.1282*330.029)=1.3225（5） 由二元气液平衡数据绘制的相图如图2。

二组分气液平衡相图实验报告实验目的，通过实验，掌握二组分气液平衡相图的测定方法和实验技术。

实验原理，在一定温度下，将两种组分的混合物置于容器中，通过调节温度和压力，观察和记录气液相变的情况，最终绘制出气液平衡相图。

实验仪器，实验中所用的仪器有压力计、温度计、气液平衡相图测定装置等。

实验步骤：
1. 将两种组分混合物置于气液平衡相图测定装置中，调节温度和压力；
2. 观察和记录气液相变的情况，包括气液相变的压力和温度值；
3. 根据记录的数据，绘制出气液平衡相图。

实验结果与分析：
通过实验测定和数据处理，得到了二组分气液平衡相图。

在图中，我们可以清晰地看到气相和液相的边界，以及气液相变的压力和温度值。

根据相图的形状和数据分析，我们可以得出一些结论和规律。

实验结论：
1. 随着温度的升高，气相区域逐渐扩大，液相区域逐渐缩小；
2. 随着压力的升高，气相区域逐渐扩大，液相区域逐渐缩小；
3. 在一定温度下，压力越大，气相区域越大，液相区域越小；
4. 在一定压力下，温度越高，气相区域越大，液相区域越小。

实验总结：
通过本次实验，我们掌握了二组分气液平衡相图的测定方法和实验技术，了解了气液相变的规律和特点。

同时，也加深了对相图的理解和应用，为今后的实验和研究工作打下了坚实的基础。

结语：
二组分气液平衡相图实验是化学实验中的重要内容，通过本次实验，我们不仅学会了实验操作技巧，更重要的是对气液平衡相图有了更深入的理解。

希望通过今后的学习和实践，能够更好地运用这些知识，为科学研究和工程应用做出贡献。

序号：40化工原理实验报告实验名称：二元系统气液平衡数据测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工095班姓名：何小龙学号 0940201051 同组者姓名：杨飞黄云张阳指导教师：周国权日期： 2012年3月29日一、实验目的1．了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统汽液平衡数据的方法。

2．了解缔合系统汽液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算个组分的活度系数。

3．通过实验了解平衡釜的构造，掌握汽液平衡数据的测定方法和技能。

4．掌握二元系统平衡相图的绘制。

二、实验原理平衡法测定汽液平衡原理图当系统达到平衡时，两个容器的组成不随时间的变化，这时候从A和B中取样分析，即可得到一组平衡数据。

达到平衡时，两相除了温度压力相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其基本热力学关系为：f i L=fiVΦi pyi=γifi0xi常温下，气体可视为理想气体，再忽略压力对液体逸度的影响，f i=p i0从而得出低压下汽液平衡关系为：pyi =γipi0xip---体系压力（总压）；p i0---纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压；x i，y i---分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；γi---组分i的活度系数由实验测得等压下的平衡数据，可用：γi = pyi/p i0x i由此计算不同组成下的活度系数本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联，Wilson方程为lnγ1=-ln(x1+λ12x2)+ x2[(λ12/x1+λ12x2) –(λ21/x2+λ21x1)]lnγ2=-ln(x2+λ21x1)+ x1[(λ21/x2+λ21x1) –(λ12/x1+λ12x2)]Wilson方程二元配偶参数λ12和λ21采用非线形最小二乘法，由二元汽液平衡数据回归而得。

目标函数选为气相组成误差的平方和，即：F=Σj=1m(y1实-y1计)2j+( y2实-y2计)2j三、实验装置与试剂1.平衡釜一台（平衡釜选择原则，易建立平衡，样品用量少，平衡温度测定准确气相中不夹带液滴，液相不返混及不爆沸等，本实验采用汽液双循环小平衡釜）2.阿贝折射仪一台3.温度计4.1ml及5ml的注射器若干四、实验步骤及注意事项1.开启阿贝折射仪，分别配置无水甲醇：异丙醇比例为0:1，1:4，2:3，1:1，3:2，1:4，1:0的标准试剂，分别测其折射率，将所测得的数据经处理后绘制无水甲醇与异丙醇的标准曲线。

二元系统气液平衡数据测定实验报告实验目的：1. 了解气相和液相的特性和平衡状态；2. 熟悉使用实验仪器进行二元系统气液平衡数据测定；3. 掌握气液平衡实验的数据处理方法。

实验原理：在液体表面，由于分子间吸引力，分子会向周围运动，导致分子数密度有所下降，也就是说，在表面上形成一个薄膜，这就是液体的表面张力的来源。

当液体表面上的分子与气体中的分子碰撞时，会发生反弹导致向外沿着表面方向推力，这就是液体表面的气液界面张力，它是描述气液界面特性的物理量。

气液界面上的分子密度不均匀，会导致气相和液相之间的交换。

在一种给定的温度下，当气相和液相之间的交换达到一定的平衡状态时，称为气液平衡。

在这种状态下，气相和液相的分子数密度不再发生明显的变化。

通过气液平衡实验，可以测定气液界面张力和液体和气体之间的平衡常数，从而获得二元系统气液平衡的数据。

实验仪器：1. 二元系统气液平衡实验仪器；2. 水、乙醇等液体样品；3. 高钼酸钠、酚酞等试剂。

实验步骤：1. 清洗实验仪器：将实验仪器中的气路及液路中的管道和阀门进行清洗，保证实验测量时的通气畅通和样品无杂质。

2. 调整实验仪器：将待测液体注入样品瓶中，打开气路和液路中的阀门，进行预热和抽气，直至达到平衡状态。

3. 测量实验数据：通过测定不同温度下的液体和气体的平衡常数，获得二元系统气液平衡的数据。

4. 处理数据：将实验数据进行整理分析，得出二元系统气液平衡的相关参数。

实验结果：通过实验测量，得出了二元系统气液平衡的相关数据，具体如下：1. 温度：25℃液体样品：水气体样品：空气气液界面张力：72.2 mN/m液体与气体间的平衡常数：0.872. 温度：30℃液体样品：乙醇气体样品：空气气液界面张力：28.6 mN/m液体与气体间的平衡常数：0.65实验结论：通过本次实验的测量和分析，得出了二元系统气液平衡的相关参数。

在不同的温度下，不同的液体和气体之间会发生不同程度的平衡，液体之间和气体之间的分子密度也不同。

实验二化学吸收系统气液平衡数据的测定A 实验目的化学吸收是工业气体净化和回收常用的方法，为了从合成氨原料气、天然气、热电厂尾气、石灰窑尾气等工业气体中脱除CO2 、H2S、SO2等酸性气体，各种催化热钾碱吸收法和有机胺溶液吸收法被广泛采用。

在化学吸收过程的开发中，相平衡数据的测定必不可少，因为它是工艺计算和设备设计的重要基础数据。

由于在这类系统的相平衡中既涉及化学平衡又涉及溶解平衡，其气液平衡数据不能用亨利定律简单描述，也很难用热力学理论准确推测，必须依靠实验。

本实验采用气相内循环动态法测定CO2—乙醇胺（MEA）水溶液系统的气液平衡数据，拟达到如下目的：(1)掌握气相内循环动态法快速测定气液相平衡数据的实验技术。

(2)学会通过相平衡数据的对比，优选吸收能力大，净化度高的化学吸收剂。

(3)加深对化学吸收相平衡理论的理解，学会用实验数据检验理论模型，建立有效的相平衡关联式。

B 实验原理气液相平衡数据的实验测定是化学吸收过程开发中必不可少的一项工作，也是评价和筛选化学吸收剂的重要依据。

气液平衡数据提供了两个重要的信息，一是气体的溶解度，二是气体平衡分压。

从工业应用的角度看，溶解度体现了溶液对气体的吸收能力，吸收能力越大，吸收操作所需的溶液循环量越小，能耗越低。

平衡分压反映了溶液对原料气的净化能力，平衡分压越低，对原料气的极限净化度越高。

因此，从热力学角度看，一个性能优良的吸收剂应具备两个特征，一是对气体的溶解度大，二是气体的平衡分压低。

由热力学理论可知，一个化学吸收过程达到相平衡就意味着系统中的化学反应和物理溶解均达到平衡状态。

若将平衡过程表示为：A（气）‖A（液）+ B（液）= M（液）定义：m 为液相反应物B的初始浓度（mol/l）；为平衡时溶液的饱和度，其定义式为：mB A M 的初始浓度液相反应物组分的浓度形式存在的以反应产物=θa 为平衡时组分A 的物理溶解量。

则平衡时，被吸收组分A 在液相中的总溶解量为物理溶解量a 与化学反应量θm 之和，由化学平衡和溶解平衡的关系联立求解，进而可求得气相平衡分压m p A和与θ*的关系： 在乙醇胺（MEA ）水溶液吸收CO 2系统中，主要存在如下过程：溶解过程： CO 2（g ）= CO 2（l ） （1）反应过程： 5.0<θ时， -++=+R N C O O R N H R N H l CO 222)( （2）5.0>θ时， -+-+=++322222H C O R N H O H CO RNCOO （3）本实验仅讨论5.0<θ时的情况。

气液相平衡实验数据处理气液相平衡实验是化学工程领域中的一项基础实验，主要用于研究和描述气体和液体之间相互作用的物理规律。

通过实验数据处理，我们可以得到气液相平衡实验的结果，并进行进一步的分析和解释。

一、实验原理气液相平衡实验是研究气体和液体之间相互作用的实验，主要涉及到气液相平衡的概念和原理。

在一定的温度和压力下，气体和液体之间会达到平衡状态，此时气体的溶解度与液体的蒸气压之间存在一定的关系。

通过对实验数据的处理和分析，我们可以得到气液相平衡的曲线和关系式，进而研究和描述气体和液体之间的相互作用。

二、实验步骤1.将实验装置加压至所需压力，保持稳定；2.记录实验过程中温度、压力和气体溶解度的变化；3.在实验结束后，将数据整理成表格；4.对数据进行处理和分析，得到气液相平衡曲线和关系式。

三、数据处理方法1.数据整理：将实验数据整理成表格，包括温度、压力、气体溶解度和时间等信息。

根据需要，可以对数据进行筛选和排序，以便更好地进行数据处理和分析。

2.数据拟合：采用最小二乘法等数学方法，将实验数据与气液相平衡关系式进行拟合。

通过拟合可以得到气液相平衡曲线和关系式，进而描述气体和液体之间的相互作用。

3.数据分析：对拟合得到的气液相平衡曲线和关系式进行分析，研究气体和液体之间的物理规律。

可以计算气体的溶解度和液体的蒸气压等物理量，进而得到气液相平衡的物理规律。

4.数据可视化：采用图表等方式将实验数据和处理结果进行可视化展示，以便更好地理解和解释气液相平衡实验的结果。

可以绘制气液相平衡曲线、溶解度曲线等图表，以便更好地研究和描述气体和液体之间的相互作用。

四、结论与展望通过气液相平衡实验数据的处理和分析，我们可以得到气体和液体之间的相互作用规律。

通过对数据的整理、拟合、分析和可视化展示，我们可以更好地理解和解释实验结果。

这些结果可以为化学工程领域中的其他研究提供重要的参考依据，也可以为工业生产中的气液相平衡问题提供理论支持和实践指导。