Seit einiger Zeit befasst sich der Lehrstuhl für Thermodynamik mit der Gasanalyse für Energieträgergase (Biogase, Erdgase und wasserstoffreiche Gasgemische). Meistens liegen diese Gasgemische unter hohem Druck vor. Weil allerdings die klassischen Gasanalyseverfahren wie Gaschromatographie oder Massenspektroskopie nur bei geringem Druck eingesetzt werden können, wird am Lehrstuhl für Thermodynamik daran geforscht, Konzentrationen durch in situ Messung von Stoffdaten unter extremen Bedingungen zu bestimmen.
In diesem Rahmen werden zum einen Sensoren zur Stoffdatenerfassung im Hochdruckbereich bzw. Hochtemperaturbereich entwickelt. (Sensorentwicklung)
Zum andern wird ein Berechnungsmodell entwickelt, welches aus den gemessenen Stoffdaten die Konzentrationen der Komponenten im Gasgemisch bestimmen kann. Für die Analyse sind hochgenaue Zustandsgleichungen für Gemische erforderlich. Ausgehend von einer Anfangszusammensetzung werden unter Berücksichtigung von verschiedenen Randbedingungen die Gemischeigenschaften mit Hilfe der Zustandsgleichungen bestimmt. Anschließend werden die berechneten und gemessenen Stoffdaten miteinenander verglichen.
Die Konzentrationen werden gegebenenfalls über verschiedene mathematische Algorithmen in weiteren Iterationsschritten angepasst, bis die berechneten und gemessenen Stoffdaten im Rahmen der kombinierten Unsicherheit aus Messverfahren und Gleichung übereinstimmen. Damit ist die Gaszusammensetzung bestimmt. Zur Berechnung eines Gemisches aus n Komponenten werden n-1 Stoffdaten benötigt.
Um die Analyse-Ergebnisse validieren zu können und die Sensoren zu kalibrieren, wurde am Lehrstuhl außerdem eine Apparatur zur volumetrischen Gemischerzeugung entwickelt und aufgebaut. (Gemischerzeugung)
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Letzte Änderung: 17. Sep. 2020
