温度和焓-质量分数图展示二元溶液特性

1.氨水溶液的温度-质量分数图

图1-35为在一定压力下氨水溶液的温度-质量分数（t-ξ）图。纵坐标为温度t，横坐标为氨的质量分数ξ。氨水溶液是由两种易挥发性物质所组成，因此在蒸汽中也有两种组分。由于氨比水更易挥发（在相同压力下，氨的沸点低于水），因此在气相中氨的质量分数将大于液相中的质量分数。曲线ABC表示饱和蒸汽的温度与质量分数的关系，曲线ADC表示饱和液体与质量分数之间的关系。前者称为凝结曲线，后者称为沸腾曲线。沸腾曲线以下为未饱和液体区域（也叫过冷区域）。在曲线ABCDA以内为湿蒸汽区域，即液体和蒸汽共存的区域。

图1-35 氨水溶液的温度-质量分数图

在两相区域内，任一点E的组成可按杠杆规则来确定，如以m₁代表饱和液体质量，m₂代表饱和蒸汽质量，则

状态点E表示具有质量为m₁、状态为E′、质量分数为ξ′的饱和液体，与具有质量为m₂、状态为E″、质量分数为ξ″的饱和蒸汽所组成的湿蒸汽。

氨水溶液是由两种沸点不同的液体组成，其中氨的沸点较低，因此在饱和蒸汽（点E″）中，氨的质量分数ξ″比处于平衡态的饱和液体（点E′）的质量分数ξ′要大，即ξ″＞ξ′。

图1-35中实线表示在一定压力p下的温度-质量分数（t-ξ）图。如果在不同压力下，则可用另外两线表示。当压力p升高时，则凝结和沸腾曲线如图中虚线所示。

氨水溶液在等压下沸腾时，由于蒸发出来的蒸汽中氨的质量分数大，因此，剩下的溶液中氨的质量分数就下降，显然溶液沸腾温度将升高，即在等压蒸发时，必然伴随着沸腾温度的升高。

2.溴化锂水溶液的温度-质量分数图

图1-36表示在一定压力p下溴化锂水溶液的温度-质量分数（t-ξ）图。纵坐标为温度t，横坐标为溴化锂的质量分数ξ。由于溴化锂的沸点高达1265℃，与溶剂水的沸点相差极大，因此溴化锂水溶液在一般温度下沸腾时，不会产生溴化锂蒸汽，而溶液面上部空间，可以认为全部都是水蒸气。在溴化锂水溶液的t-ξ图上，仅需画出等压饱和液体线，而饱和蒸汽线与纵坐标轴相重合（溴化锂的质量分数ξ=0）。

图1-36 溴化锂水溶液的温度-质量分数图(www.xing528.com)

图1-37 氨水溶液的h-ξ图

由图1-36可知，当溶液的压力为p时，水蒸气的饱和温度为t_s（与纯水相同）；当溴化锂的质量分数分别为ξ₁和ξ₂时，其饱和温度分别为t₁和t₂，均高于纯水饱和温度t_s。因此，溴化锂水溶液在沸腾过程中产生的是过热蒸汽，其过热度随溴化锂质量分数的增大而增加。

3.氨水溶液的焓-质量分数图

二元溶液的焓-质量分数（h-ξ）图是分析和计算吸收式制冷循环时常用的线图。利用此图，可以把吸收式制冷循环过程状态描述出来，同时可确定循环过程中各状态点的参数值。图1-37为氨水溶液的h-ξ图。图中水平线代表h为常数的等焓线，垂直线代表ξ为常数的氨质量分数线。h-ξ图的底部是一组不同压力下的液体沸腾线和一组等温线。在h-ξ图的上部为一组不同压力下的饱和蒸汽凝结线。在h-ξ图中间，还有一组不同压力的辅助线。

通过中间的辅助线，可绘出等压下由沸腾线到凝结线之间汽化过程的等温线。如p=0.25MPa及ξ′=0.22的饱和液体（图中点a所示），此时饱和液体的沸腾温度为340K（溶液的沸腾温度）。利用辅助线，从点a向上作垂直线，与0.25MPa辅助线相交得点b。再从点b向右作水平线，与压力为0.25MPa的凝结线相交得点c，连接点a及c，则直线a—c就表示湿蒸汽区域中温度为340K的等温线，此时溶液中液相的质量分数ξ′=0.22，气相的质量分数ξ″=0.91。

4.溴化锂水溶液的焓-质量分数图

由于溴化锂水溶液在一般温度条件下沸腾时，不会产生溴化锂蒸汽，因此溶液面上部空间可以认为全部都是水蒸气，所以它的h-ξ图与氨水溶液的h-ξ图是不同的。

图1-38为溴化锂水溶液的h-ξ示意图。该图分为两部分：下部为饱和溶液线；上部为与溶液相平衡的水蒸气压力辅助线。如溴化锂水溶液为压力p₂、饱和温度为t₂的状态点2，则其饱和溶液的质量分数为ξ₂，比焓为h₂。等压线p₂与纵坐标轴相交的点1为p₂压力下的饱和水蒸气状态点（此处溴化锂质量分数ξ=0），其饱和温度为t₁，比焓为h₁。

图1-38 溴化锂水溶液的h-ξ示意图

从点2向上作垂线，与水蒸气压力辅助线p₂相交。从交点作水平线，与纵坐标相交得2′。该点表示饱和溶液面上压力为p₂、温度为t₂的过热水蒸气（因为t₂＞t₁），其比焓为h′₂，ξ=0。水蒸气压力辅助线p₂与纵坐标的交点1′表示压力为p₂、温度为t₁的饱和水蒸气状态，其比焓值为h′₁，ξ=0。