Modellgestützte Auswertung von Diffusionsexperimenten an binären Gasgemischen in einer Loschmidt-Zelle

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. André Bardow; Professor Dr.-Ing. Andreas Paul Fröba
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317678168

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ermittlung konzentrationsabhängiger Diffusionskoeffizienten in binären Gasgemischen aus einem einzelnen Experiment. Als Datengrundlage dienen in Vorarbeiten erhobene und neu zu ermittelnde Messdaten aus der Arbeitsgruppe von Prof. Fröba (Erlangen). Als Messverfahren kommt das Loschmidtverfahren, kombiniert mit holografischer Interferometrie zum Einsatz. Der Fokus des beantragten Vorhabens liegt auf einer Erweiterung der Auswertemethodik. Bisher beruht die Auswertung auf dem zweiten Fick'schen Gesetz und berücksichtigt somit weder die eigentlich gesuchten Konzentrationsabhängigkeiten des Diffusionskoeffizienten noch Wechselwirkungseffekte des Gasgemisches.Die Erweiterung der bisherigen Auswertemethodik erfolgt in der Arbeitsgruppe von Prof. Bardow (Aachen). Die Arbeiten zielen dabei zunächst auf eine konsistente Modellierung der Loschmidtzelle. Das detaillierte Modell der Diffusionszelle soll Konzentrationsabhängigkeiten, Exzesseffekte, und bei Bedarf Sorptions- und Gravitationseffekte beinhalten. Dabei ist insbesondere eine sinnvolle Wahl des Bezugssystems zu beachten. Zur experimentellen Auswertung soll ein output-least-squares-Verfahren zum Einsatz kommen, das alle Messinformationen auf einmal mit einbezieht und damit eine bestmögliche Auswertung erlaubt. Zudem ermöglicht die Analyse der Residuen das Erlernen von Verbesserungsbedarf und Verbesserungsmöglichkeiten in Modell und Experiment. Dieses Vorgehen ist aussichtsreich, da auf sehr gute Daten zurückgegriffen werden kann und die vergleichbare Analyse bereits erfolgreich für Flüssigkeiten praktiziert wurden. Mit Hilfe der modellgestützten Auswertung können so detaillierte Daten zur Konzentrationsabhängigkeit der Diffusion in Gasgemischen erschlossen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen