Page 69 - 4932

Зрівноважений стан системи включає в себе фазові діаграми, що являють
собою зручний інструмент як для теоретичного дослідження газових гідратів,
так і для практичних інженерних розрахунків. У цьому розділі докладно
розглянемо стан фазової рівноваги в газорідинних системах стосовно процесів
гідратоутворення. Відповідно, системи, в яких не утворюються гідрати, ми не
будемо розглядати.
У цьому розділі сформульовані деякі правила побудови фазових діаграм
температура-тиск для однокомпонентних і двокомпонентних систем, а також
діаграм тиск-склад і температура-склад для двокомпонентних систем. Ці
правила будуть дані по ходу викладу тексту в розділі.

Правило фаз
Значна частина поданих тут матеріалів грунтується на правилі фаз Гіббса.
Правило фаз записують таким чином:

F  2  N  p , (6.1)

де F – число ступенів вільності, N – число компонентів, p – число фаз.

Наведемо приклад використання цього правила: однокомпонентна
система, що складається з двох фаз, матиме один ступінь вільності. Це означає,
що в такій системі існує тільки один незалежний параметр, який можна вільно
змінювати. Якщо один з параметрів системи зафіксувати, то всі інші параметри
також придбають фіксовані значення. Наприклад, у однокомпонентній системі,
в якій наявні рідка і газоподібна фази, число ступенів вільності дорівнює
одиниці. Якщо в ній зафіксувати температуру, то число ступенів зменшиться до
нуля – величина тиску при цьому буде однозначно визначена. Тиск у цьому
випадку називають пружністю пара або тиском насиченої пари.

Однокомпонентні системи
При вивченні систем, що складаються з одного чистого компонента, для
нас представляє інтерес тільки фазова діаграма тиск-температура. Насправді ми
вивчаємо однокомпонентні системи в першу чергу для того, щоб потім
застосувати ці знання до двокомпонентних системам.
Перше правило побудови фазових діаграм відноситься до
однокомпонентним систем, що складається з однієї фази. Правило фаз ( N  1 та
p  1) свідчить, що така система буде мати два ступеня вільності.

67