Tóm tắt nội dung
Nghiên cứu sự vận chuyển khối lượng trong chất lỏng có khí hòa tan thông qua phân tích mối quan hệ cấu trúc-tính chất trong nhiều hệ thống chất lỏng khác nhau. Để làm được điều này, các hỗn hợp nhị phân được lựa chọn một cách có hệ thống gồm dung môi lỏng và khí hòa tan ở độ pha loãng gần vô hạn đã được nghiên cứu bằng các thí nghiệm tán xạ ánh sáng động và mô phỏng động lực học phân tử. Trong luận văn này, các chi tiết về phân tích cấu trúc phân tử của chất lỏng bằng cách sử dụng kết quả mô phỏng cũng như những cải tiến đối với trường lực phân tử được trình bày. Việc đánh giá kết quả được thực hiện trên 89 tổ hợp hỗn hợp khác nhau của chất lỏng với khí hòa tan, tổng cộng 451 hệ số khuếch tán. 17 dung môi lỏng có thể được phân loại là ankan mạch thẳng, mạch nhánh hoặc mạch vòng, rượu mạch thẳng, axit, este hoặc chất lỏng ion và 11 loại khí khác nhau về khối lượng phân tử, kích thước, hình dạng và độ phân cực. Một mô hình kỹ thuật dự đoán đơn giản được trình bày, được phát triển dựa trên kinh nghiệm từ 451 kết quả khuếch tán thực nghiệm này và chỉ yêu cầu độ nhớt và mật độ động của dung môi, nhiệt độ, khối lượng mol và thể tích lõi của cả hai thành phần hỗn hợp. Phương pháp đóng góp nhóm được trình bày, được sử dụng để tính toán thể tích lõi mol. Độ lệch tương đối tuyệt đối trung bình giữa dự đoán và kết quả thực nghiệm nhỏ hơn 20%. Mô hình cũng được đánh giá dựa trên 314 hệ số khuếch tán từ tài liệu tham khảo đối với hỗn hợp nhị phân gần độ pha loãng vô hạn của một thành phần và độ lệch tương đối tuyệt đối trung bình là 24%. Đánh giá tích cực này bao gồm dữ liệu cho hỗn hợp khí, cho thấy mô hình phản ánh hành vi thực tế, vì nó có khả năng hoạt động vượt ra ngoài phạm vi phát triển của nó.
Abstract:
Mass transport in liquids with dissolved gas through analysis of structure-property relationships in a variety of fluid systems. For this, systematically selected binary mixtures of a liquid solvent with a dissolved gas close to infinite dilution have been investigated by dynamic light scattering experiments and molecular dynamics simulations. Within this thesis, details on analyzing the molecular structure of the fluid using simulation results as well as improvements to molecular force fields are given. The evaluation of results is performed over 89 different mixture combinations of a liquid with a dissolved gas, totaling 451 diffusivities. The 17 liquid solvents can be classified as linear, branched, or cyclic alkanes, linear alcohols, an acid, an ester, or an ionic liquid and the 11 different gases vary in terms of molecular weight, size, shape, and polarity. A simple, predictive engineering model is presented, which is empirically developed based on these 451 experimental diffusivity results and requires only the solvent dynamic viscosity and density, the temperature, and the molar mass and core volume of both mixture components. A group contribution method is presented which is used to calculate the molar core volume. The average absolute relative deviation between prediction and experimental results is less than 20%. The model is additionally evaluated against 314 diffusivities from the literature for binary mixtures close to infinite dilution of one component and the average absolute relative deviation is 24%. This positive evaluation includes data for gaseous mixtures, suggesting that the model reflects a realistic behavior, since it is able to perform beyond the scope of its development.
Sử dụng ứng dụng Libol Bookworm quét QRCode này để mượn và đọc tài liệu)
(Lưu ý: Sử dụng ứng dụng Bookworm để xem đầy đủ tài liệu. Bạn đọc có thể tải Bookworm từ App Store hoặc Google play với từ khóa "Libol Bookworm”)