一種新穎的汽液相平衡解析方法研究

江華　徐世前

摘要：《化工原理》教材蒸餾操作一章中，有這樣的結論：當易揮發組分A與難揮發組分B組成理想溶液而且兩相平衡時，汽相中易揮發組分含量yA總是大于液相中易揮發組分含量xA。此結論是蒸餾原理的理論基礎。然而對于這個結論的解釋，所有《化工原理》教材中，都只是作了一些定性解釋，比較抽象含糊。學生在接受和掌握此結論時感到十分困難，影響后續課程的學習。針對這一問題，本文運用一種新穎的數學分析方法，對汽液相平衡進行定量解析，方法簡單，通俗易懂。經過幾屆的教學，收到了良好的效果。

關鍵詞：汽液相平衡；蒸餾；新穎；解析方法

中圖分類號：G642.4？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）06-0074-02

汽液相平衡是非常重要的溶液理論，是蒸餾、吸收、萃取等化工生產操作設計的重要理論依據[1]。它是判定汽液兩相傳質的方向、傳質推動力及傳質極限的理論基礎[2、3、4]。關于汽液相平衡的表達方式有很多種：相平衡常數法、相對揮發度法、t-x-y相圖法、x-y相圖法等。但傳統的表達方法一般是相平衡常數法、t-x-y相圖法、x-y相圖法。這些方法的表達和解釋抽象難懂，學生不易接受，影響后續課程的學習。本人在多年的《化工原理》教學研究和教學實踐的基礎上，通過互動進行法和學生了進行大量的交流，積累了一定的教學經驗。發現學生對定量的和由公式表達的數學方法解析容易掌握和理解。簽于此，我們化工原理教研組總結了兩種新穎的數學解析方法。

一、運用拉烏爾定律分析

易揮發組分A與難揮發組分B組成理想溶液，符合拉烏爾定律，可寫出下列各式：

PA=PA0·xA

PB=PB0·xB=PB0·（1-xA）

式中：PA，PA——溶液上方組分A及B的平衡分壓；

PA0，PB0——純組分A及B的飽和蒸氣壓；

xA，xB——溶液中組分A及B的摩爾分率；

P——溶液上方蒸氣總壓。（下同）

P=PA+PB=PA0·xA+PB0·（1-xA）

根據道爾頓氣體分壓定律，得：

通過以上兩種方法分析所得的結論，非常清晰，直觀易懂，學生們很容易接受。這對以后學習溫度一體化圖、相圖以及運用相圖分析蒸餾、精餾原理，打下了堅實的基礎。

十幾年教學過程中發現，學生對傳統的定性解釋總感迷惑?？荚嚿婕斑@方面的內容，以前大約有80%的學生掌握不了汽液相平衡基本知識；近幾年，我們改用這種定量的解析教學方法，大約有90%以上的學生都能掌握。很明顯，這種教學方法取得了很大的成功。這為以后化工原理教學減輕了學生學習負擔，同時也為同行提供了一定的教學借鑒。

參考文獻：

[1]柴誠敬.化工原理[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]陳敏恒.化工原理[M].北京：化學工業出版社，1982.

[3]姚玉英.化工原理[M].天津：天津大學出版社，2002.

[4]夏清，陳常貴.化工原理[M].天津：天津大學出版社，2005.

作者簡介：第一作者：江華，安慶技師學院，講師，副院長；第二作者：徐世前，蕪湖職業技術學院，教授。