Dynamic light scattering for the determination of thermal and mass diffusivities in binary and ternary fluid mixtures in chemical and energy engineering: = Dynamische Lichtstreuung zur Bestimmung von Temperaturleitfähigkeit und Massendiffusionskoeffizienten in binären und ternären Fluidgemischen in der Chemie- und Energietechnik
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Erlangen
Esytec, Energie- und Systemtechnik GmbH
2017
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Heft 17.3 |
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CONTENT
________________________________
I
CONTENT
SYMBOLS, INDICES, AND
ABBREVIATIONS...............................................................................ILL
1.
INTRODUCTION................................................................................................................................1
2. STATE OF THE
ART.........................................................................................................................
5
2.1. THEORY ON HEAT AND MASS TRANSPORT - TRANSPORT PROPERTIES
..................................
5
2.1.1 TRANSPORT OF HEAT - THERMAL
DIFFUSIVITY.......................................................................5
2.1.2 MASS TRANSPORT - MASS
DIFFUSIVITY...............................................................................6
2.2. CONVENTIONAL MEASUREMENT
TECHNIQUES....................................................................
13
2.2.1 THERMAL CONDUCTIVITY MEASUREMENT
METHODS............................................................13
2.2.2 MASS DIFFUSIVITY MEASUREMENT
METHODS....................................................................14
2.3. DYNAMIC LIGHT SCATTERING
EXPERIMENTS.....................................................................
17
3. AIM OF THIS WORK............................... 2 1
4. THEORY ON DYNAMIC LIGHT SCATTERING
.....................................................................
2 3
4.1. SPECTRUM OF SCATTERED
LIGHT.......................................................................................24
4.2. TIME CORRELATION
TECHNIQUES.....................................................................................
33
5. EXPERIMENT................................ 3 9
5.1. EXPERIMENTAL
SETUPS....................................................................................................
39
5.1.1 EXPERIMENTAL SETUP FOR SMALL SCATTERING
ANGLES........................................................39
5.1.2 EXPERIMENTAL SETUP FOR LARGE SCATTERING
ANGLES........................................................52
5.2. SAMPLE CHARACTERISTIC AND SAMPLE
PREPARATION.......................................................56
5.2.1 FISCHER-TROPSCH SYSTEMS CONTAINING N-DODECANE (C
12
), N-OCTACOSANE (C
28
), N-
TETRACONTANE (C
40
), GLYCEROL, HYDROGEN (H2), CARBON MONOXIDE (CO), OR WATER (H20 ) ... 57
5.2.2 IONIC LIQUIDS WITH DISSOLVED
GASES.............................................................................68
5.2.3 LIQUID ORGANIC HYDROGEN CARRIER (LOHC) SYSTEMS CONTAINING
DIBENZYLTOLUENE
(DBT) AND PERHYDROBENZYLTOLUENE
(HIG-DBT)......................................................................70
5
.
3
.
MEASUREMENT
PROCEDURE..............................................................................................72
6. DATA
EVALUATION.......................................................................................................................7
5
6
.
1
.
SIMULTANEOUS DETERMINATION OF THERMAL AND MUTUAL DIFFUSIVITY
..........................
81
6.1.1 LIMITING
CASES...............................................................................................................
83
6.1.2 EVALUATION
STRATEGIES.....................................................................................................
90
6
.
2
.
EVALUATION OF DLS SIGNALS FROM TERNARY MIXTURES
.................................................
95
7. RESULTS AND
DISCUSSION...................................................................................................
1 0 3
7
.
1
.
FISCHER-TROPSCH
SYTEMS.............................................................................................
103
7.1.1 BINARY MIXTURES OF GLYCEROL AND H
2 0
.........................................................................
103
7.1.2 N-ALKANES WITH DISSOLVED H
2
, CO, OR H
2
O
...............................................................
107
7.1.3 BINARY N-ALKANE
MIXTURES...........................................................................................
111
7.1.4 TERNARY SYSTEMS WITH BINARY N-ALKANE MIXTURES AND DISSOLVED H
2
, CO, OR H
2
O... 115
7.1.5 TERNARY SYSTEMS WITH A BINARY H
2
/ CO GAS MIXTURE DISSOLVED IN C
12
OR C
2 8
.......
126
7
.
2
.
IONIC LIQUID SYSTEMS WITH DISSOLVED
GASES..............................................................129
7
.
3
.
LIQUID ORGANIC HYDROGEN CARRIER
SYSTEMS.............................................................130
7.3.1 BINARY MIXTURES OF DBT AND
HIG-DBT.......................................................................131
7.3.2 TERNARY MIXTURES CONSISTING OF C
12
WITH DBT AND HIG-DBT...................................134
8. SUMMARY AND PROSPECTS
......................
1 3 5
9 .
REFERENCES..................................................................................................................................
1 3 9
1 0 .
APPENDIX.......................................................................................................................................
1 5 2
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