Modifikation eines Normdichtemessgerätes für Erdgase und Entwicklung einer Präzisions-Dichtemessanlage für verflüssigte Erdgase (LNG)

Ein Normdichtemessgerät für Erdgase wurde gezielt modifiziert. Bei der Funktionsprüfung mit reinen Gasen und Gasgemischen wurden ebenfalls neue Referenzwerte für die Normdichten von Propan und Isobutan mit einer Unsicherheit von 0,02 % ($\it k$ = 2) gemessen. Die Normdichtemessung binärer Gasgemische ermöglicht die Berechnung der Zusammensetzung mit einer geringen Unsicherheit von (0,1 - 0,3) mol-%. Des Weiteren wurde eine Präzisions-Dichtemessanlage zur Bestimmung genauer $\it p$, $\it v$, $\it T$, $\it x$-Datensätze von verflüssigten Erdgasen (LNG) entwickelt. Die Dichten können im homogenen Flüssigkeitsgebiet, auf der Siedelinie (inkl. Dampfdrücke), im überkritischen Gebiet aber auch in der homogenen Gasphase gemessen werden. Es wird ein Temperaturbereich von 90 K bis 290 K bei Drücken bis zu 12 MPa abgedeckt. Die Gesamtmessunsicherheit für die Dichtemessung im homogenen Flüssigkeitsgebiet (inkl. der zusätzlichen Unsicherheit aus der Gasanalyse) wird mit einem Wert geringer als 0,05 % ($\it k$ = 2) abgeschätzt

Modifikation eines Normdichtemessgerätes für Erdgase und Entwicklung einer Präzisions-Dichtemessanlage für verflüssigte Erdgase (LNG)

Ein Normdichtemessgerät für Erdgase wurde gezielt modifiziert. Bei der Funktionsprüfung mit reinen Gasen und Gasgemischen wurden ebenfalls neue Referenzwerte für die Normdichten von Propan und Isobutan mit einer Unsicherheit von 0,02 % ($\it k$ = 2) gemessen. Die Normdichtemessung binärer Gasgemische ermöglicht die Berechnung der Zusammensetzung mit einer geringen Unsicherheit von (0,1 - 0,3) mol-%. Des Weiteren wurde eine Präzisions-Dichtemessanlage zur Bestimmung genauer $\it p$, $\it v$, $\it T$, $\it x$-Datensätze von verflüssigten Erdgasen (LNG) entwickelt. Die Dichten können im homogenen Flüssigkeitsgebiet, auf der Siedelinie (inkl. Dampfdrücke), im überkritischen Gebiet aber auch in der homogenen Gasphase gemessen werden. Es wird ein Temperaturbereich von 90 K bis 290 K bei Drücken bis zu 12 MPa abgedeckt. Die Gesamtmessunsicherheit für die Dichtemessung im homogenen Flüssigkeitsgebiet (inkl. der zusätzlichen Unsicherheit aus der Gasanalyse) wird mit einem Wert geringer als 0,05 % ($\it k$ = 2) abgeschätzt

Dynamic viscosity of binary fluid mixtures

A literature review on experimental data for binary mixtures of methane and carbon dioxide with hydrocarbons up to $\it n$-hexadecane is presented. Based on these data, the extended corresponding states method, two entropy scaling approaches, and the friction theory are analyzed with respect to their capability of calculating viscosity values with increasing asymmetry of the binary mixture. It is shown that not only the viscosity model but also the underlying thermodynamic equation of state has a significant influence on the result of such calculations. Shortcomings are identified both in the experimental data and in the modeling approaches

Development of a modified standard apparatus for heat transfer measurements in highly viscous binary fluids

A modified so-called standard apparatus for heat transfer measurements in highly viscous binary fluids has been developed. It covers a viscosity range from 0.2 mPa∙s up to 1000 Pa∙s and is designed for measurements over a temperature range from 273 to 423 K. Concept and setup of the apparatus are described in detail, and uncertainties of the different elements of the measurement chain are discussed. An estimation for the total uncertainty of the heat transfer coefficient is $\Delta$$\alpha$/$\alpha$ = 16% ($\it k$ = 2). Model mixtures consisting of polydimethylsiloxane of three different viscosities and $\it n$-pentane were chosen. The composition of the fluid is calculated with the refractive index and the temperature; a corresponding correlation was developed. $\it N$-pentane evaporates on a heated test tube, which is exchangeable and thus enables the investigation of the influence of the surface structure and of the material on the heat transfer coefficient. The design of the test tubes has been adapted to very high temperatures on the tube surface. The effects of the mandatory remixing of the two components on the heat transfer coefficient have been investigated. The modified standard apparatus was validated with pure $\it n$-pentane and the data was compared to published data in literature

Systematic heat transfer measurements in highly viscous binary fluids

Investigations of flow boiling in highly viscous fluids show that heat transfer mechanisms in such fluids are different from those in fluids of low viscosity like refrigerants or water. To gain a better understanding, a modified standard apparatus was developed; it was specifically designed for fluids of high viscosity up to 1000 Pa∙s and enables heat transfer measurements with a single horizontal test tube over a wide range of heat fluxes. Here, we present measurements of the heat transfer coefficient at pool boiling conditions in highly viscous binary mixtures of three different polydimethylsiloxanes (PDMS) and $\it n$-pentane, which is the volatile component in the mixture. Systematic measurements were carried out to investigate pool boiling in mixtures with a focus on the temperature, the viscosity of the non-volatile component and the fraction of the volatile component on the heat transfer coefficient. Furthermore, copper test tubes with polished and sanded surfaces were used to evaluate the influence of the surface structure on the heat transfer coefficient. The results show that viscosity and composition of the mixture have the strongest effect on the heat transfer coefficient in highly viscous mixtures, whereby the viscosity of the mixture depends on the base viscosity of the used PDMS, on the concentration of $\it n$-pentane in the mixture, and on the temperature. For nucleate boiling, the influence of the surface structure of the test tube is less pronounced than observed in boiling experiments with pure fluids of low viscosity, but the relative enhancement of the heat transfer coefficient is still significant. In particular for mixtures with high concentrations of the volatile component and at high pool temperature, heat transfer coefficients increase with heat flux until they reach a maximum. At further increased heat fluxes the heat transfer coefficients decrease again. Observed temperature differences between heating surface and pool are much larger than for boiling fluids with low viscosity. Temperature differences up to 137 K (for a mixture containing 5% $\it n$-pentane by mass at a heat flux of 13.6 kW/$m^{2}$) were measured