Overordnede kursusmål
Kurset har som overordnet mål at de studerende får kendskab til de
vigtigste termodynamiske principper, modeller og værktøjer som
anvendes i industrien. Disse modeller er til rådighed i
processimulatorer for beregning af faseligevægte og andre
termodynamiske egenskaber ved såvel lave som høje tryk. De
studerende bliver i stand til at anvende modeller til
egenskabsberegning under varierende procesbetingelser og for et
bredt spektrum af stofblandinger, såvel simple kulbrinter, som
polære/associerende stoffer og komplekse materialer som polymerer,
elektrolytter og lægemidler. De beregnede termodynamiske egenskaber
er af central betydning for design af både forskellige typer
separationsprocesser i olie- og gas, kemisk og biokemisk industri
samt design af kemiske produkter og miljøvurderinger.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Udvælge passende modeller til beregning af faseligevægte for
forskellige typer blandinger f.eks med upolære, polære og
associerende stoffer såvel blandinger som indeholder elektrolytter
og polymerer under hensyntagen til ligevægtsbetingelserne
- Beskrive de vigtigste fælles principper i mange termodynamiske
modeller (lokalsammensætning, korresponderende tilstande, regulære
opløsninger, gruppebidrag, fri volumen) samt deres indbyrdes
relationer
- Kunne anvende de grundlæggende ligninger for alle typer af
faseligevægte beregninger (VLE, LLE, SLE, VLLE, GLE, SGE,...) samt
bestemme eksperimentelle aktivitetskoefficienter på basis af VLE
eller SLE data
- Foretage ligevægtsberegninger for blandinger ved anvendelse af
termodynamiske modeller (f.eks. via computer-programmer) og
analysere de opnåede resultater
- Identificere de vigtigste intermolekylære kræfter og med
baggrund heri udvælgelsen af termodynamiske modeller til konkrete
formål/anvendelser
- Beskrive og analysere fasediagrammer og udvælge passende
modeller som kunne bruges til deres beregning
- Beskrive de forskellige metoder der findes til estimering af
såvel ren-komponent parametre samt interaktionsparametre i
termodynamiske modeller (både tilstandsligninger og
aktivitetskoefficient modeller)
- Kende til forskellen mellem korrelative og prædiktive
modeller
- Anvende de såkaldte EoS/GE blandingsregler
- Forklare associationsprincippet og foretage simple beregninger
for associationsmodeller samt forudsige associationskemaet på basis
af stoffets struktur
- Forklare de forskellige modellers styrker og svagheder, og
kunne vurdere forskellige modellers evne til at beskrive
faseligevægte for forskellige typer beregninger
- Beregne fordelingen af et kemisk stof i miljøet
(vand-luft-jord-levende organismer) og præsentere kort modeller for
bioteknologi
Kursusindhold
i. Termodynamik i relation til separationsprocesser - behov for
termodynamiske data - udvikling af termodynamiske modeller og
teorier
ii. De vigtigste begreber og definitioner fra teknisk fysisk kemi
(ideal blanding, fugacitet, aktivitetskoefficient,
ligevægtesberegninger: damp-væske, væske-væske, faststof-væske,
faststof-gas)
iii. De forskellige intermolekylære kræfter og deres anvendelse i
udviklingen og forståelsen af teorier og modeller, det teoretiske
grundlag af de vigtigste modeller
iv. Kubiske tilstandsligninger med klassiske og avancerede
blandingsregler - anvendelse i olie- og gas og kemiske industrier
v. Aktivitetskoefficient modeller med vægt på
"lokalsammensætning" og gruppebidragsprincippet - kemiske
og farmaceutiske industrier
vi. Teorier og modeller for elektrolytter, associerende blandinger
og polymeropløsninger; anvendelser i olie/polymer industrier
vii. Oktanol-vand fordelingskoefficient og anvendelse af
termodynamik i miljø og modeller for bioteknologi
Litteraturhenvisninger
Lærebog: "Thermodynamic Models for Industrial Applications” by
Georgios M. Kontogeorgis and Georgios K. Folas, Wiley 2010
And
“Electrolyte Solutions: Thermodynamics, Crystallization, Separation
methods” by Kaj Thomsen
(
http://orbit.dtu.dk/files/131770579/ElectrolyteCompendium.pdf)
Bemærkninger
Kurset har betydning for bl.a. 5.års projekter med relation til
termodynamik og separationsprocesser og olie- og gas området.
Sidst opdateret
02. maj, 2024