Entwicklung einer neuartigen Methode zur Untersuchung der Taulinie von binären Gemischen mittels einer modifizierten Zwei-Senkkörper Dichtemessanlage

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Markus Richter
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244488756

Um das Phasenverhalten fluider Gemische zu verstehen und für die Entwicklung von Modellen, die die Phasengrenze zwischen Flüssigkeit und Gas präzise beschreiben, sind genaue experimentelle Daten unerlässlich. Solche Modelle sind von zunehmender Bedeutung für Forschung und Industrie, z. B. für technische Prozesse mit Erdgas und im Bereich von Carbon Capture and Storage. Im Hinblick auf experimentelle Daten ist die Taulinie, die die homogene Gasphase vom heterogenen Zweiphasengebiet trennt, sehr schwierig genau zu bestimmen. Der daraus resultierende Mangel an genauen Daten behindert eine deutliche Verbesserung der theoretischen Modelle. Vor diesem Hintergrund ist es das wesentliche Ziel dieses Projektes, eine neue Methode zur genauen Vermessung der Taulinie von binären Gemischen zu untersuchen. Die Apparatur, die dazu eingesetzt werden soll, ist die hochgenaue Zwei-Senkkörper Dichtemessanlage des National Institute of Standards and Technology. Binäre Gemische werden untersucht, weil moderne Modelle für Mehrkomponentengemische lediglich an Daten binärer Gemische angepasst werden. In einer ersten Serie von Experimenten sollen Taupunkttemperaturen bei unterschiedlichen Drücken von ausgewählten binären Gemischen gemessen werden. Störende Adsorptions- und Vorkondensationseffekte werden ebenfalls untersucht. Mit den Ergebnissen der ersten Messungen wird es möglich sein, die Eignung des verwendeten Messverfahrens zur Messung von Taupunkttemperaturen zu verifizieren. Für eine zweite Serie von Experimenten wird die eingesetzte Zwei-Senkkörper Dichtemessanlage durch den Einbau von zwei neuen Senkkörpern modifiziert. Die neuen Senkkörper sind speziell zur Verbesserung des Verfahrens für die Messung von Taupunkttemperaturen ausgelegt. Im Gegensatz zu den eigentlichen Senkkörpern, werden die neuen Senkkörper die gleiche Masse, das gleiche Volumen aber unterschiedliche Oberflächeneigenschaften besitzen. Dies wird eine quantitative Bestimmung der auf den Senkkörperoberflächen adsorbierten Probenmenge ermöglichen. Beide Messreihen umfassen die gleichen Messpunkte, damit die Idee des Einsatzes spezieller Senkkörper überprüft und eine erste Unsicherheitsabschätzung gemacht werden kann. Die Messergebnisse beider Messreihen liefern völlig neue Informationen über den Einsatz einer Zwei-Senkkörper Dichtemessanlage zur genauen Bestimmung der Taupunkttemperatur. Darüber hinaus wird das Projekt als einführende Arbeit für zukünftige Forschungsaufgaben innerhalb der Gruppe zur genauen Messung von Stoffdaten am Lehrstuhl für Thermodynamik der Ruhr-Universität Bochum dienen. Dabei soll eine umfassende Untersuchung zur Messung thermodynamischer Zustandsgrößen auf der Taulinie durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Dr. Mark O. McLinden