Das Projekt "Thermodynamische Modellierung der Umsetzung von Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Chemie- und Bioingenieurwesen, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik durchgeführt. Biomasse ist seit einiger Zeit im Gespräch als teilweiser Ersatz von fossilen Energieträgern. Im Überschwang der Forschung wurden Verfahren entwickelt, die nach ihrer Umsetzung zeigten, dass sie einen geringen oder keinen Vorteil in Bezug auf die Energie- und CO2-Bilanz zeigten. Als Beispiele seien Biodiesel und Bioethanol genannt. Das Projekt versucht eine systematische Aufarbeitung der Reaktions-Thermodynamik verschiedener Biomassen mit dem Ziel, bei der Auswahl von geeigneten Rohstoffen behilflich zu sein und Fehlentwicklungen zu vermeiden. Zudem soll für die zu untersuchenden Modellreaktionen die Bilanz der Enthalpie und Freien Enthalpie und damit die Lage der chemischen Gleichgewichtskonstanten unter Berücksichtigung der Aktivitäten der Komponenten angegeben werden.Es wird erwartet, dass aus der thermodynamischen Analyse Regeln zur Auswahl der Biomasse aufgestellt werden können. Eine 'gute Biomasse dieser Untersuchung ist eine solche, die einen klar auf der Produktseite liegenden Gleichgewichtsumsatz hat. Zudem wäre eine exotherme Reaktion angenehm. Es ist dem Antragsteller klar, dass diese Auswahl nur auf die Thermodynamik als Parameter begrenzt ist. In einem weiteren Schritt sind Chemiker und Biologen hinzuziehen, die die Verfügbarkeit, Umweltverträglichkeit und Machbarkeit der Reaktion untersuchen.
Das Projekt "IR-spektroskopische Untersuchungen zur Ermittlung wahrer Spezieskonzentrationen in wäßrigen, chemisch reagierenden Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. Wäßrige Lösungen, die Ammoniak und saure Gase wie Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff oder Schwefeldioxid enthalten, müssen in vielen Bereichen der chemischen Industrie aufgearbeitet werden. Dazu werden häufig thermische Trennverfahren wie Destillation und Absorption eingesetzt. Zur verfahrenstechnischen Auslegung werden Modelle zur Beschreibung der thermodynamischen Eigenschaften dieser komplexen, chemisch reagierenden Systeme benötigt. Neben Informationen über Phasengleichgewichte und kalorische Effekte werden - z.B. bei der Auslegung von Kurzzeitabsorptionen - häufig auch Informationen über die Kinetik des Stoffaustausches und der chemischen Reaktionen benötigt. Abweichungen des chemischen Potentials einer Komponente vom Zahlenwert im thermodynamischen Gleichgewicht sind die Triebkraft für Austauschvorgänge. Eine der Voraussetzungen für eine zuverlässige Berechnung dieser Triebkraft ist daher eine genaue Kenntnis der Zusammensetzung im Gleichgewichtszustand. Während diese im Falle inerter Gemische häufig mit ausreichender Präzision berechnet werden kann, ist dies für die simultane Löslichkeit von Ammoniak und sauren Gasen in wäßrigen Lösungen nicht der Fall, da einerseits die wahren Konzentrationen in der flüssigen Phase mit Hilfe herkömmlicher Meßverfahren nicht ermittelt werden, andererseits aufgrund der komplexen zwischenmolekularen Wechselwirkungen Unsicherheiten bei der Modellierung bestehen. Im Vorhaben sollen wahre Spezieskonzentrationen im chemisch reagierenden System Ammoniak-Kohlendioxid-Wasser mit Hilfe der IR-Spektroskopie vermessen werden. Auf Basis dieser Untersuchungen soll die vorhandene, lediglich auf Meßwerten zum Phasengleichgewicht beruhende Modellierung überarbeitet werden. Die verbesserte Wiedergabe der wahren Spezieskonzentrationen sollte eine Erweiterung des Modells auf die Einbeziehung kinetischer Effekte ermöglichen.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Kondensation in Plattenwärmeübertragern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Thermodynamik durchgeführt. Plattenwärmeübertrager finden in energie- und verfahrenstechnischen Anlagen zunehmend auch als Verflüssiger Anwendung, obwohl belastbare Modelle zur Auslegung dieser Apparate zumindest in der freien Literatur fehlen. Erst durch Kenntnis der phänomenologischen Zusammenhänge wäre eine energieeffiziente Integration und eine weitere Optimierung dieser Wärmeübertrager möglich. In diesem Vorhaben soll die Kondensation in Plattenwärmeübertragern grundlegend untersucht werden, um durch zu entwickelnde phänomenologische Ansätze deren thermohydraulische Vorausberechnung zu ermöglichen. Im hier beantragten ersten und zweiten Projektjahr stehen experimentelle Untersuchungen im Vordergrund. Mit zwei unterschiedlichen Versuchsständen soll zum einen die Strömungsform und der lokale Wärmeübergangskoeffizient im Plattenspalt, zum anderen der quasi-lokale und der integrale Wärmeübergangskoeffizient sowie der Druckverlust am technischen Apparat ermittelt werden. Durch Verwenden derselben Plattengeometrie und derselben Arbeitsfluide in beiden Versuchsanlagen soll die Übertragbarkeit der Daten gewährleistet werden. Die eigenen Daten, die an Platten mit einem Prägewinkel von 30 und von 60 mit den Arbeitsfluiden R134a, NH3 und Wasser vorgesehen sind, sollen zusammen mit Literaturdaten in einer Datenbank für den nachfolgenden Aufbau der Modelltheorie im 3. und 4. Projektjahr zusammengestellt werden.