Термодинамічне моделювання розчинення кисню у воді.

Анотація

Розглянуто традиційні методи визначення розчинності кисню у воді. Показано їх переваги та недоліки. Відзначено, що особливо великі труднощі виникають при вимірі РК у реальному хімічному процесі, де температура та компоненти системи, а також їх співвідношення змінюються в часі. Запропоновано новий метод визначення розчинності кисню на основі термодинамічного розрахунку рівноважного фазового та компонентного складу системи кисень-вода шляхом мінімізації ізобарно-ізотермічного потенціалу Гіббса за допомогою програмного комплексу «Селектор». Модель заснована на точному рівнянні стану для розрахунку хімічного потенціалу парової фази та хімічного потенціалу рідкої фази. В результаті отримані математичні закономірності розчинення кисню у воді залежно від широкої області температур та тисків, що дозволяє значно полегшити та розширити діапазон достовірного контролю параметрів хіміко-технологічних процесів. Термодинамічна модель дозволяє проводити розрахунки, як у чистій воді, так у кислотних та сольових розчинах, а також з урахуванням парової фази і без неї. Подано рівняння константи Генрі для кисневого та повітряного середовища від температури в діапазоні 273...373 К та тисків до 10 атм., що дозволяє визначити будь-які проміжні значення. Для цього необхідно в рівняння підставити поточні дані температури та тиску, які легко піддаються виміру. Показано, що в межах цих діапазонів відхилення від експериментальних значень мінімальне 1%, що дозволяє використання представлених рівнянь у технологічних розрахунках. Визначено значення температури, при якому спостерігається мінімум розчинності кисню, для чистого кисню Tmin = 370.5 К, для повітря Tmin = 370.3 К., при цьому значення ентальпії змінює знак.