28423 Faseligevægte i ikke-ideelle opløsninger

2024/2025

Kursusinformation
Phase Equilibria for non-ideal mixtures
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Chemical and Biochemical Engineering
Teknologisk specialisering (MSc), Chemical and Biochemical Engineering
Teknologisk specialisering (MSc), Petroleum Engineering
F2A (man 13-17)
Campus Lyngby
Forelæsninger i halvdelen af kurset. Gruppearbejde, opgaver med brug af computerprogrammer.
Ved under 10 deltagere kan undervisningsformen blive tilrettelagt på anden måde.
13-uger
Ingen eksamen i den ordinære eksamensperiode
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
28221 , Teknisk fysisk kemi, Teknisk Termodynamik
Georgios Kontogeorgis , Bygning 229, Tlf. (+45) 4525 2859 , gk@kt.dtu.dk
28 Institut for Kemiteknik
http://kt.dtu.dk/
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
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