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

dc.contributorFröba, Andreas Paul
dc.contributorVrabec, Jadran
dc.contributor.advisorFröba, Andreas Paul
dc.contributor.authorKlein, Tobias
dc.date.accessioned2023-05-09
dc.date.available2023-05-08
dc.date.created2023
dc.date.issued2023-05-09
dc.description.abstractThe 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.en
dc.description.abstractDie 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.de
dc.format.extentxiv, 111 Seiten
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.25593/978-3-96147-646-6
dc.identifier.isbn978-3-96147-646-6
dc.identifier.opus-id22882
dc.identifier.urihttps://open.fau.de/handle/openfau/22882
dc.identifier.urnurn:nbn:de:bvb:29-opus4-228828
dc.language.isoen
dc.publisherFAU University Press
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de
dc.subjectLight scattering experiments
dc.subjectMolekular dynamics simulations
dc.subjectLiquids with dissolved gases
dc.subjectThermophysical properties
dc.subjectTransport Properties
dc.subjectViscosity
dc.subjectDiffusion
dc.subjectInterfacial Tension
dc.subject.ddcDDC Classification::0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke :: 00 Informatik, Wissen, Systeme :: 003 Systeme
dc.subject.ddcDDC Classification::5 Naturwissenschaften und Mathematik :: 53 Physik :: 535 Licht, Infrarot- und Ultraviolettphänomene
dc.subject.ddcDDC Classification::5 Naturwissenschaften und Mathematik :: 53 Physik :: 536 Wärme
dc.titleThermophysical Properties of Liquids with Dissolved Gases as Working Fluids in Chemical and Energy Engineeringen
dc.titleThermophysikalische Stoffeigenschaften von Flüssigkeiten mit darin gelösten Gasen als Arbeits-fluide in der Chemie- und Energietechnikde
dc.typedoctoralthesis
dcterms.publisherFAU University Press
local.date.accepted2022-01-28
local.notesOpusParallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-645-9
local.publisherplaceErlangen
local.sendToDnbfree*
local.series.id40
local.series.nameFAU Studies Chemical and Biological Engineering
local.series.number1
local.subject.fakultaetTechnische Fakultät
local.subject.gndMolekulardynamik
local.subject.gndDynamische Lichtstreuung
local.subject.gndThermophysikalische Eigenschaft
local.subject.gndTransporteigenschaft
local.subject.gndViskosität
local.subject.gndInterfacial Tension
local.subject.gndDiffusion
local.subject.sammlungUniversität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
local.thesis.grantorFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Technische Fakultät
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