Transkritische Gemischbildung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Bräuer; Dr.-Ing. Grazia Lamanna
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530178493

Die Gemischbildung zwischen zwei Fluiden ist transkritisch, wenn die Fluidzustände vor der Gemischbildung theoretisch sowohl eine einphasige als auch eine zweiphasige Gemischbildung ermöglichen. Transkritische Gemischbildungsprozesse sind in Antriebssystemen, in Dieselmotoren, im „novel CryoPower recuperated split cycle engine“ und in Hochdruckprozessen für die Partikelherstellung weit verbreitet. Dennoch ist unser Verständnis über die Relevanz der verschiedenen während der Gemischbildung ablaufenden Mechanismen (einphasig gegen zweiphasig) beschränkt. Dementsprechend gibt es unter Modellierern aktuell keinen Konsens darüber, wie die transkritische Gemischbildung unter Berücksichtigung der tatsächlich ablaufenden Mechanismen am besten modelliert werden kann. Die experimentelle und quantitative Datenbasis über transkritische Gemischbildungsprozesse ist dünn. Das Hauptziel dieses Vorhabens ist folglich die Legung von quantitativen und experimentell ermittelten Zusammensetzungs/Temperatur-Datenpaaren (Arbeitspakete 2 & 3), anhand derer echte transkritische Gemischbildungspfade in Temperatur/Zusammensetzungs-Diagrammen veranschaulicht werden können und die zukünftig als quantitative Referenz für die Modellierung dienen können. Der Vergleich der echten mit theoretisch berechneten Gemischbildungspfaden (Arbeitspakete 4 & 5) wird zeigen, inwiefern (i) die Abweichung vom thermodynamischen Gleichgewicht, (ii) der Abbau der fluiden Phasengrenze und (iii) verschieden schnell ablaufende Wärme- und Stofftransportmechanismen, in den zu entwickelnden theoretischen Modellen berücksichtigt werden müssen. Die örtlich aufgelösten und quantitativen Zusammensetzungs/Temperatur-Datenpaare werden durch die Kombination verschiedener sich ergänzende optische Messtechniken ermittelt. Zu einem großen Teil wird auf bereits vorhandene entweder Temperatur- oder Zusammensetzungsdaten zurückgegriffen, die in Rahmen dieses Vorhabens zu zusammengehörenden Temperatur/Zusammensetzungs-Datenpaaren aufgewertet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen