Thermophysical Properties of Liquids with Dissolved Gases as Working Fluids in Chemical and Energy Engineering

Thermophysikalische Stoffeigenschaften von Flüssigkeiten mit darin gelösten Gasen als Arbeits-fluide in der Chemie- und Energietechnik

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-228828
  • The present thesis aims to get a fundamental understanding of how the molecular characteristics of a solute and solvent influence the thermophysical properties of mixtures consisting of a liquid and a dissolved gas. Due to their relevance as working fluids in chemical and energy engineering, accurate data for the viscosity, interfacial tension, and mutual diffusion coefficient are required for the efficient design and optimization of related processes. In this work, light scattering experiments, which can determine the thermophysical properties in macroscopic thermodynamic equilibrium, are combined with equilibrium molecular dynamics (EMD) simulations at temperatures up to 573 K. EMDThe present thesis aims to get a fundamental understanding of how the molecular characteristics of a solute and solvent influence the thermophysical properties of mixtures consisting of a liquid and a dissolved gas. Due to their relevance as working fluids in chemical and energy engineering, accurate data for the viscosity, interfacial tension, and mutual diffusion coefficient are required for the efficient design and optimization of related processes. In this work, light scattering experiments, which can determine the thermophysical properties in macroscopic thermodynamic equilibrium, are combined with equilibrium molecular dynamics (EMD) simulations at temperatures up to 573 K. EMD simulations are able to predict multiple thermophysical properties by the analysis of the molecular motion in macroscopic thermodynamic equilibrium. The combination of EMD simulations with light scattering experiments allows for the validation of simulations as well as an interpretation of the results by studying the influence of molecular characteristics and the fluid structure on the thermophysical properties.show moreshow less
  • Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, zu einem grundlegenden Verständnis beizutragen, wie molekulare Eigenschaften gelöster Stoffe und Lösungsmittel die thermophysikalischen Eigenschaften von Mischungen aus einer Flüssigkeit und gelöstem Gas beeinflussen. Aufgrund ihrer Bedeutung als Arbeitsfluide in der Chemie- und Energietechnik sind genaue Daten zu Viskosität, Grenzflächenspannung und Diffusionskoeffizienten für die effiziente Auslegung und Optimierung von Prozessen erforderlich. In dieser Arbeit werden Lichtstreuexperimente und molekulardynamische Simulationen im makroskopischen thermodynamischen Gleichgewicht (equilibirum molecular dynamics simulations, EMD simulations) zur BestimmungDie vorliegende Arbeit hat das Ziel, zu einem grundlegenden Verständnis beizutragen, wie molekulare Eigenschaften gelöster Stoffe und Lösungsmittel die thermophysikalischen Eigenschaften von Mischungen aus einer Flüssigkeit und gelöstem Gas beeinflussen. Aufgrund ihrer Bedeutung als Arbeitsfluide in der Chemie- und Energietechnik sind genaue Daten zu Viskosität, Grenzflächenspannung und Diffusionskoeffizienten für die effiziente Auslegung und Optimierung von Prozessen erforderlich. In dieser Arbeit werden Lichtstreuexperimente und molekulardynamische Simulationen im makroskopischen thermodynamischen Gleichgewicht (equilibirum molecular dynamics simulations, EMD simulations) zur Bestimmung thermophysikalischer Eigenschaften kombiniert und bei Temperaturen bis zu 573 K angewandt. Mittels EMD-Simulationen können mehrere thermophysikalische Eigenschaften durch die Analyse der Molekülbewegungen im makroskopischen thermodynamischen Gleichgewicht vorhergesagt werden. Die Kombination von EMD-Simulationen mit Lichtstreuexperimenten ermöglicht einerseits die Validierung der Simulationen, andererseits die Interpretation der Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses der molekularen Eigenschaften und der Fluidstruktur auf die thermophysikalischen Eigenschaften.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar Statistics
Metadaten
Author:Tobias KleinORCiD
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-228828
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-646-6
ISBN:978-3-96147-646-6
Series (Volume number):FAU Studies Chemical and Biological Engineering (1)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Referee:Andreas Paul Fröba, Jadran Vrabec
Advisor:Andreas Paul Fröba
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of publication:2023
Date of online publication (Embargo Date):2023/05/08
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2022/01/28
Release Date:2023/05/09
Tag:Diffusion; Interfacial Tension; Light scattering experiments; Liquids with dissolved gases; Molekular dynamics simulations; Thermophysical properties; Transport Properties; Viscosity
SWD-Keyword:Molekulardynamik; Dynamische Lichtstreuung; Thermophysikalische Eigenschaft; Transporteigenschaft; Viskosität; Interfacial Tension; Diffusion
Length/size:xiv, 111 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-645-9
Institutes:Technische Fakultät
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 003 Systeme
5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 535 Licht, Infrarot- und Ultraviolettphänomene
5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 536 Wärme
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Einverstanden ✔
Diese Webseite verwendet technisch erforderliche Session-Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie diesem zu. Unsere Datenschutzerklärung finden Sie hier.