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摘 要 :《化工原理》教材蒸馏操作一章中,有这样的结论:当易挥发组分A与难挥发组分B组成理想溶液而且两相平衡时,汽相中易挥发组分含量yA总是大于液相中易挥发组分含量xA.此结论是蒸馏原理的理论基础.然而对于这个结论的解释,所有《化工原理》教材中,都只是作了一些定性解释,比较抽象含糊.学生在接受和掌握此结论时感到十分困难,影响后续课程的学习.针对这一问题,本文运用一种新颖的数学分析方法,对汽液相平衡进行定量解析,方法简单,通俗易懂.经过几届的教学,收到了良好的效果.
关 键 词 :汽液相平衡;蒸馏;新颖;解析方法
中图分类号:G642.4?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)06-0074-02
汽液相平衡是非常重要的溶液理论,是蒸馏、吸收、萃取等化工生产操作设计的重要理论依据[1].它是判定汽液两相传质的方向、传质推动力及传质极限的理论基础[2、3、4].关于汽液相平衡的表达方式有很多种:相平衡常数法、相对挥发度法、t-x-y相图法、x-y相图法等.但传统的表达方法一般是相平衡常数法、t-x-y相图法、x-y相图法.这些方法的表达和解释抽象难懂,学生不易接受,影响后续课程的学习.本人在多年的《化工原理》教学研究和教学实践的基础上,通过互动进行法和学生了进行大量的交流,积累了一定的教学经验.发现学生对定量的和由公式表达的数学方法解析容易掌握和理解.签于此,我们化工原理教研组总结了两种新颖的数学解析方法.
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一、运用拉乌尔定律分析
易挥发组分A与难挥发组分B组成理想溶液,符合拉乌尔定律,可写出下列各式:
PA等于PA0·xA
PB等于PB0·xB等于PB0·(1-xA)
式中:PA,PA——溶液上方组分A及B的平衡分压;
PA0,PB0——纯组分A及B的饱和蒸气压;
xA,xB——溶液中组分A及B的摩尔分率;
P——溶液上方蒸气总压.(下同)
P等于PA+PB等于PA0·xA+PB0·(1-xA)
根据道尔顿气体分压定律,得:
通过以上两种方法分析所得的结论,非常清晰,直观易懂,学生们很容易接受.这对以后学习温度一体化图、相图以及运用相图分析蒸馏、精馏原理,打下了坚实的基础.
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十几年教学过程中发现,学生对传统的定性解释总感迷惑.考试涉及这方面的内容,以前大约有80%的学生掌握不了汽液相平衡基本知识;近几年,我们改用这种定量的解析教学方法,大约有90%以上的学生都能掌握.很明显,这种教学方法取得了很大的成功.这为以后化工原理教学减轻了学生学习负担,同时也为同行提供了一定的教学借鉴.
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参考文献:
[1]柴诚敬.化工原理[M].北京:高等教育出版