Characterization of Multiphase Systems in Process Engineering by the Investigation of Their Thermophysical Properties

Mehrphasige Systeme sind in vielen Bereichen der Verfahrenstechnik zu finden, z. B. in der Katalyse, Trenntechnik und Wärmetechnik. Für die Auslegung entsprechender Prozesse und Apparate sowie für ein grundlegendes Verständnis des Fluidverhaltens ist die Kenntnis der thermophysikalischen Eigenschaften von Mehrphasensystemen notwendig. Bislang ist die Forschung zu Transport- und Grenzflächeneigenschaften von Mehrphasensystemen, insbesondere von Dispersionen mit einer kontinuierlichen flüssigen Phase und von Systemen mit zwei oder drei getrennten Phasen, oftmals spärlich und/oder inkonsistent. Die vorliegende Habilitationsschrift stellt wissenschaftliche Fortschritte bei der Charakterisierung von Mehrphasensystemen über die Untersuchung ihrer thermophysikalischen Eigenschaften dar. Hierbei werden Ergebnisse zur effektiven Wärmeleitfähigkeit von Dispersionen mit einer kontinuierlichen Flüssigphase in Form von Nanofluiden und Mikroemulsionen sowie zur Viskosität und Grenzflächenspannung von Dampf-Flüssig- und Dampf-Flüssig-Flüssig-Systemen gezeigt und diskutiert. Damit wird nicht nur ein Beitrag zu einer verlässlichen experimentellen Datenbasis für die untersuchten thermophysikalischen Eigenschaften technisch relevanter Arbeitsfluide geleistet, sondern auch die Weiterentwicklung von experimentellen und simulativen Methoden zur Untersuchung solcher Systeme realisiert, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenlichtstreuung. Zusammenhänge zwischen den makroskopischen Stoffeigenschaften und der Fluidstruktur im Volumen und an der Grenzfläche werden erörtert, die teilweise zur Entwicklung von Vorhersagemethoden für die ingenieurmäßige Praxis dienen.