Genaue Beschreibung von Reinstoffen und Mischungen mit einer physikalisch basierten thermischen Zustandsgleichung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Joachim Groß
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 579818118

In diesem Projekt soll ein neues Konzept für genaue thermische Zustandsgleichungen von experimentell umfänglich charakterisierten Stoffen und deren Mischungen mithilfe eines SAFT Modells entwickelt werden. Der Terminus „genau“ soll in diesem Kontext bedeuten, dass eine beliebige Genauigkeit in der Beschreibung von Reinstoffen möglich sein soll, abhängig von der Verfügbarkeit geeigneter experimenteller Daten und weiterhin eingeschränkt durch thermodynamische Konsistenzanforderungen, die aus der Definition einer Helmholtz -Energie-Funktion resultieren. Grundlage für die Zustandsgleichung für Mie Kettenfluide ist die uv-Theorie. Das zugrundeliegende molekulare Modell betrachtet Moleküle als Ketten von Mie Wechselwirkungszentren, die weiterhin mit ‚Assoziationsstellen‘ (die Akzeptoren oder Donoren zu Wasserstoffbrücken darstellen sollen) oder mit Multipol-Zentren dekoriert sein können. Auf Grundlage einer Parametrierung dieses molekularen Modells, lässt sich die Zustandsgleichung für experimentell umfänglich charakterisierte Stoffe, wie Stickstoff, h-Hexan etc., individuell weiter verfeinern, wobei eine genaue Beschreibung ermöglicht wird. Dabei bleibt die Kompatibilität für die Modellierung von Mischungen erhalten. Das Ergebnis dieses Projektes soll ein System von Modellen sein, die allesamt kompatibel für die Beschreibung von Mischungen geeignet sind. Das vorgeschlagene Konzept ist neu, verglichen mit dem aktuellen Entwicklungsstand, bei dem Nutzer sich zumeist entscheiden müssen ob mit einem genauen Multi-Parameter Modell für Reinstoffe gearbeitet werden soll, oder mit einem generischen Modell (beispielsweise aus der SAFT-Familie an Zustandsgleichungen), welches sich für eine Vielzahl an Stoffen und deren Mischungen (sowie für Grenzflächeneigenschaften) eignet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen