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

Die 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.