Methodik zum integrierten Entwurf von Fluiden und Prozessen mit PC-SAFT

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. André Bardow; Professor Dr.-Ing. Joachim Groß
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272475028

Gemische spielen eine entscheidende Rolle für eine Vielzahl von Prozessen in der Energie- und Verfahrenstechnik: z.B. als Lösungsmittel zur CO2-Wäsche oder als Arbeitsfluide für Wärmepumpen und Organic Rankine Cycle (ORC). Für die Gesamtgüte des Prozesses ist das Zusammenspiel von Gemisch und Prozess entscheidend. In der 1. Förderperiode dieses Vorhabens wurde eine Methode zum integrierten thermo-ökonomischen Entwurf von Prozess und Reinstoffen entwickelt, das sog. 1-stage Continuous-Molecular Targeting-Computer-aided Molecular Design (1-stage CoMT-CAMD). Basierend auf diesen Arbeiten soll in der beantragten 2. Förderperiode eine Methode erarbeitet werden, die den integrierten Entwurf von Prozess und Fluidgemischen ermöglicht.Im beantragten Projekt erfolgt daher die die Übertragung der 1-stage CoMT-CAMD-Methode auf Fluidgemische. Die Grundlage für die 1-stage CoMT-CAMD-Methode bildet das thermodynamische Modell zur Vorhersage der Stoffeigenschaften für die betrachteten Fluidgemische. Als Modell dient im beantragten Projekt die PC-SAFT Zustandsgleichung. Bisher entwickelt wurden bereits Modelle zur Vorhersage von Viskosität und Wärmeleitfähigkeit für Reinstoffe, sowie für Viskositäten von Mischungen. Jetzt soll die PC-SAFT-Zustandsgleichung um die Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit von Gemischen sowie von Selbstdiffusionskoeffizienten erweitert werden. Da Transporteigenschaften von Reinstoffen und Gemischen auch außerhalb des hier angestrebten Einsatzes von Bedeutung sind, ist diese Erweiterung der PC-SAFT Gleichung ein eigenständiges Ziel dieses Projekts. Die Übertragbarkeit der 1-stage CoMT-CAMD-Methode auf den Entwurf von Gemischen soll zunächst anhand des rein thermodynamischen Entwurfs untersucht werden. Anschließend werden die Modelle zur Vorhersage der Transportgrößen sowie zur Grobauslegung der Apparate mitberücksichtigt. Dies ermöglicht schließlich den integrierten ökonomischen Entwurf von Prozess und Gemisch. Die Entwicklung der integrierten Entwurfsmethodik erfolgt am Beispiel des Organic Rankine Cycles.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen