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Projekt
Transportgrößen und Gleichgewichtseigenschaften: Entropieskalierung und Dichteskalierung von Siloxanmischungen und anderen Arbeitsfluiden von Carnot-Batterien
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Jadran Vrabec
Fachliche Zuordnung
Technische Thermodynamik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 526086126
Im SPP benötigt die dort verfolgte Top-Down-Methodik genaue thermodynamische Gleichgewichts- und Transporteigenschaften, damit hohe Effizienzen erreicht werden können. Zur Identifikation optimaler Arbeitsfluide und Betriebszustände mittels inversen Designs sind gut fundierte Gleichungen für diese Größen notwendig. Die Entwicklung von prädiktiven Gleichungen für Transporteigenschaften steht deutlich hinter denen für Gleichgewichtseigenschaften zurück, so dass sie hier das Hauptziel ist. Gerade die bessere Verfügbarkeit von Gleichgewichtseigenschaften und entsprechenden Vorhersagemodellen macht die Untersuchung der Verbindung zwischen Gleichgewichts- und Transportgrößen attraktiv. Die Entropieskalierung und die Dichteskalierung, deren Hintergrund die Isomorphentheorie bildet, werden in Bezug auf die Modellierung der Scherviskosität und Wärmeleitfähigkeit von reinen Fluiden und Mischungen betrachtet. Ein Projektziel ist die Aufstellung einer überzeugenden Methodik zur Entropieskalierung und Empfehlungen zu ihrer Anwendung für die Modellierung von Transporteigenschaften. Es wird mit einer kritischen Evaluation der verfügbaren Modifikationen der Rosenfeldschen Entropieskalierung begonnen, die besagt, dass mit angemessenen physikalischen Größen skalierte Transporteigenschaften nur eine Funktion der residuellen Entropie sind. Ein Fokus dieses Projekts liegt auf der methodischen Entwicklung der Dichteskalierung, die im Gegensatz zur Entropieskalierung keine Helmholtzenergie-Zustandsgleichung erfordert. Vorarbeiten haben gezeigt, dass ein konstanter Dichteskalierungsexponent, der mit der Effektiven Härte verbunden ist, die Dichte in eine univariate Funktion der residuellen Entropie umwanden kann. So soll die Dichteskalierung systematisch mit der Entropieskalierung in Beziehung gesetzt werden. Dies soll anhand von Modellfluiden und -mischungen erfolgen, die auf dem Mie-Potenzial beruhen, und eine Variation der abstoßenden Wechselwirkung erlauben. Als reale Stoffklasse sollen die linearen und zyklischen Siloxane und ihre Mischungen betrachtet werden. Die Wahl einer chemischen Familie ermöglicht die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Modellparametern und molekularer Struktur, was für das inverse Design notwendig ist. Für Mischungen liegt der Schwerpunkt auf Mischungsregeln und stark asymmetrischen Mischungen, bei denen erwartet wird, dass das univariate Verhalten zusammenbricht. Generell sollen molekulare Simulationstechniken dazu genutzt werden, gleichmäßig verteilte hybride Datensätze an Transporteigenschaften und residueller Entropie zu erzeugen. Als Teil des SPP ist in diesem Projekt ein hoher Grad an Zusammenarbeit mit anderen Partnern vorgesehen. Es ist daher nicht auf die Entwicklung von Skalierungsschemata für Transportgrößen limitiert, sondern soll auch die Bereitstellung von Gleichgewichtseigenschaften und die Untersuchung anderer Fluide leisten, die den spezifischen Erfordernissen der Projektpartner im SPP entsprechen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
