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Entwicklung und Anwendung von thermodynamischen Modellen für Grenzflächen mit der Dichtefunktionaltheorie

Beschreibung

Die Phasengrenzfläche stellt sowohl für den Stofftransport als auch für den Wärmeübergang einen Widerstand dar. Bisher wurden diese Widerstände mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT) und der Molekulardynamik nur für Gas-Flüssig-Gleichgewichte reiner Komponenten untersucht. Auf dem Gebiet der Transportwiderstände von Grenzflächen sind bisher noch viele Zusammenhänge unerforscht, wie der Effekt der Oberflächenkrümmung der Grenzfläche unter Nichtgleichgewichtsbedingungen, die Kopplung von Wärme- und Stofftransport bei Kristallistationsprozessen (Nukleation) und insbesondere die Betrachtung der Widerstände der Phasengrenzfläche bei Mischungen. Bei Mischungen kommt es zudem häufig vor, dass eine Komponente an der Grenzfläche akkumuliert (adsorbiert) und man in Folge dessen hohe Transportwiderstände erwarten kann.

Ziel diese Projektes ist es, die Grenzflächeneigenschaften von Mischungen im Gleichgewicht vorherzusagen sowie die Transporteigenschaften dieser Systeme unter starken Nichtgleichgewichtsbedingungen, die bei extremen Umgebungsbedingungen vorherrschen, zu korrelieren. Die DFT wird dabei angewandt um die Oberflächenspannung und weitere mikroskopische Eigenschaften, wie die Orientierung polarer Moleküle an der Grenzfläche zu beschreiben. Zusammen mit der klassischen Nichtgleichgewichtsthermodynamik wird die DFT angewandt um die Transporteigenschaften der Mischungen zu korrelieren und zuverlässig zu extrapolieren. Dieses Projekt schlägt eine Brücke zwischen Ergebnissen der Molekulardynamik und den kontinuumstheoretischen Ansätzen des SFB-TRR 75. Es liefert sowohl ein theoretisches Verständnis als auch einen praktischen (in Teilen auch prädiktiven) Modellierungsansatz für Grenzflächen unter starken Nichtgleichgewichtsbedingungen.

 

Team

Team A6

Prof. Dr. Joachim Groß

Prof. Dr. Joachim Groß

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Rolf Stierle, M.Sc.

Rolf Stierle, M.Sc.

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Publikationen

2018

Rehner, P., Gross, J.:
Surface tension of droplets and Tolman lengths of real substances and mixtures from density functional theory
The Journal of Chemical Physics 148(16), 164703, 2018
https://doi.org/10.1063/1.5020421

Waibel, C., Stierle, R., Gross, J.:
Transferability of Cross-Interaction Pair Potentials: Vapor-Liquid Phase Equilibria of n-Alkane/Nitrogen Mixtures Using the TAMie Force Field.
Fluid Phase Equilibria 456, 124-130, 2018
https://doi.org/10.1016/j.fluid.2017.09.024

2017

Lamanna, G., Weckenmann F., Steinhausen, C., Weigand, B., Bork, B., Preusche, A., Dreizler, A., Stierle R., Groß J.:
Laboratory experiments of high-pressure fluid drops.
AAIA Progress Series, High Pressure Flows for Propulsion Applications: (submitted, 2017)

Steinhausen, C., Lamanna, G., Weigand, B., Stierle, R., Groß, J., Preusche, A., Dreizler, A.:
Experimental Investigation of Droplet Injections in the Vicinity of the Critical Point: A comparison of different model approaches.
28th Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Valencia, Spain, 2017.

2016

Lötgering-Lin, O., Schöniger, A., and Nowak, W., and Gross, J.
Bayesian Model Selection Helps To Choose Objectively between Thermodynamic Models:
A Demonstration of Selecting a Viscosity Model Based on Entropy Scaling
Industrial & Engineering Chemistry Research 55(38), 10191-10207(2016)
http://dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.6b02671

2015

C. Klink, C. Waibel, J. Gross
Analysis of Interfacial Transport Resistivities of Pure Components and Mixtures Based on Density Functional Theory,
Industrial & Engineering Chemistry Research, 54 (45), 11483-11492 (2015)

Mele, J.
Calculation of Self-Diffusion Coefficients of pure Substances Using Entropy Scaling and PCP-SAFT,
Dezember 2015, Universität Stuttgart

Bohusch, M.
Group contribution based calculation of mixture viscosities using entropy scaling and PCP-SAFT,
April 2015, Universität Stuttgart

Klink, C., Plankova, B., Gross, J.
Density Functional Theory for Liquid-Liquid Interfaces of Mixtures Using the Perturbed-Chain Polar Statistical Associating Fluid Theory Equation of State,
Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(16), 4633–4642, 2015

Lötgering-Lin, O., Gross, J.
Group Contribution Method for Viscosities Based on Entropy Scaling Using the Perturbed-Chain Polar Statistical Associating Fluid Theory,
Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(32), 7942–7952, 2015

2014

Diehl, U.
Evaluation der Viskositätsmessung mittels dynamischer Lichtstreuung und Entwicklung einer Druckzelle,
Dezember 2014, Universität Stuttgart

C. Klink, J. Gross
A Density Functional Theory for Vapor-Liquid Interfaces of Mixtures Using the Perturbed-Chain Polar Statistical Associating Fluid Theory Equation of State,
Industrial & Engineering Chemistry Research, 53 (14), 6169–6178 (2014)

Frewert, M.
Modellierung und experimentelle Analyse des dynamischen Strukturfaktors unter Berücksichtigung der Thermodiffusion,
Mai 2014, Universität Stuttgart

Hopp, M.
Calculation of Mixture Viscosities Using Entropy Scaling and PCP-SAFT,
September 2014, Universität Stuttgart

2010

Tang, X., Gross, J.
Density functional theory for calculating surface tensions with a simple renormalization formalism for the critical point
J. Supercrit. Fluids 55 (2010), 735-742

Tang, X., Gross, J.
Renormalization-Group Corrections to the Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory for Binary Mixtures
Ind. Eng. Chem. Res. 49 (2010), 9436-9444

Kjelstrup, S., Bedeaux, D., Johannessen, E., Gross, J.
Non-Equilibrium Thermodynamics For Engineers
World Scientific Publishing Company, 2010

2000-2009

Gross, J.
Application A density functional theory for vapor-liquid interfaces using the PCP-SAFT equation of state
J. Chem. Phys. 131 (2009), 204705

Johannessen, E., Gross, J., Bedeaux, D.
Nonequilibrium thermodynamics of interfaces using classical density functional theory
J. Chem. Phys. 129 (2008), 184703

Gross, J., Vrabec, J.
An equation-of-state contribution for polar components: Dipolar molecules
AIChE J. 52 (2006), 1194-1204

Gross, J.
An equation-of-state contribution for polar components: Quadrupolar molecules
AIChE J. 51 (2005), 2556-2568

Gross, J., Sadowski, G.
Application of the Perturbed-Chain SAFT Equation of State to Associating Systems
Ind. Eng. Chem. Res. 41 (2002), 5510-5515

Gross, J., Sadowski, G.
Perturbed-chain SAFT: An equation of state based on a perturbation theory for chain molecules
Ind. Eng. Chem. Res. 40 (2001), 1244-1260

Gross, J., Sadowski, G.
Application of perturbation theory to a hard-chain reference fluid: an equation of state for square-well chains
Fluid Phase Equilib. 168 (2000), 183-199

Freitag, November 15, 2019