Projektbeschreibung
Effizienz von Druckflüssigkeitssystemen verbessern
Druckflüssigkeitssysteme spielen in verschiedenen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle und tragen zur Gesamteffizienz bei. Diese Systeme stoßen jedoch häufig auf Probleme im Zusammenhang mit Inhomogenitäten, die sich negativ auf die gesamte Betriebskette auswirken können. Diese Inhomogenitäten entstehen durch Hochdruckverfahren mit Diffusionskoeffizienten, die kleiner als die kinematische Viskosität sind, was zu unerwünschten Schwankungen während des Mischvorgangs führt. Zur Bewältigung dieses Problems zielt das EU-finanzierte Projekt Inhomogeneities darauf ab, eine innovative, nicht-invasive Raman-Spektroskopie-Lösung zu entwickeln. Durch diese Spitzentechnologie können Nutzende Prozesse auf Inhomogenitäten analysieren, wodurch eine wirksame Überwachung erleichtert und kritischen Problemen vorgebeugt wird. Durch die erhöhte Effizienz von Druckflüssigkeitssystemen und die Verringerung von Abfällen wird dieses Projekt bedeutende Fortschritte im industriellen Betrieb herbeiführen.
Ziel
Compressed fluid systems handled in high pressure processes feature diffusivities smaller than the kinematic viscosity. Therefore during mixing the lifetime of micro(µ)-scale(s) inhomogeneities exceeds that one of macro(m)-scale(s) inhomogeneities. Thus m-s homogeneous systems can still exhibit µ-s inhomogeneities. They affect the functioning-chain of processes, e.g. reactions and phase-transitions or –separations, which themselves also take place on a sub-macro-scale.
Therefore it will be analyzed in situ how µ-s inhomogeneities influence the functioning chain of the particle generation (supercritical antisolvent technology), the reaction (high pressure combustion), and the phase-separation or phase-transition mechanisms (surfactant-free CO2-based micro-emulsions and gas hydrates) and to which extend these inhomogeneities are responsible for the characteristics of the product, such as unfavourable size distributions of particulate products and/or pollutant emissions.
On this purpose the here proposed and self-developed non-invasive and in situ Raman spectroscopic technique considers the INTENSITY-ratios of Raman signals to analyze the m-s composition and the SIGNATURE of the OH stretch vibration Raman signal of water (or alcohols) to analyze the µ-s composition of fluid mixtures. The SIGNATURE of the OH stretch vibration Raman signal is influenced by the development of the hydrogen bonds -an intermolecular interaction- and thus provides the µ-s composition, though the probe volume of the Raman sensor is m-s. The signal-INTENSITY-ratio and signal-SIGNATURE are extracted both from one and the same “m-s” Raman spectrum of the mixture. This allows the comparison of the degree of mixing on m-s and µ-s simultaneously, and enables the analysis of whether a system at any instance of mixing (instance of the onset of a reaction or a phase transition or –separation) has reached the favourable µ-s homogeneity, which would result in homogeneous and uniform products.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsfossil energynatural gas
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- engineering and technologychemical engineering
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryaliphatic compounds
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistry
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
09599 Freiberg
Deutschland