Berechnung von Stoffdaten und Phasengleichgewichten mit Excel-VBA. Wolfgang Schmidt

Abb. 2.14. Gasviskosität von N-Oktan nach der DIPPR-Gleichung 102 in CHEMCAD

Die Flüssigviskosität wird mit der Gleichung 2.26 (DIPPR-Gleichung 101) berechnet.

(2.26)

Für flüssiges N-Oktan gelten die in Abb. 2.15 aufgeführten Daten.

Abb. 2.15. Koeffizienten von N-Oktan für DIPPR-Gleichung 101

Daraus erhält man die grafische Darstellung in Abb. 2.16.

Abb. 2.16. Flüssigviskosität von N-Oktan nach der DIPPR-Gleichung 101 in CHEMCAD

      Die ideale Mischungsviskosität für Gase wird wie folgt berechnet:

      (2.27)

      Mit η_m der Mischungsviskosität, y_i dem Dampfmolanteil, η_i der Gasviskosität des Reinstoffes.

      Weiter gilt

      (2.28)

      Darin ist M das Molgewicht.

      Die ideale Mischungsviskosität für Flüssigkeiten wird wie folgt berechnet:

      (2.29)

      Mit

      (2.30)

      Darin ist x der Molanteil und M das Molgewicht.

      Wenn das gesamte Molgewicht aller Komponenten geringer als 2000 ist, gilt

      (2.31)

      Die Gaswärmeleitfähigkeit wird nach der DIPPR-Formel 102 berechnet

      (2.32)

Für N-Oktan gelten die in Abb. 2.17 aufgeführten Daten.

Abb. 2.17. Koeffizienten von N-Oktan für DIPPR-Gleichung 102

      Abb. 2.18. Gaswärmeleitfähigkeit von N-Oktan nach der DIPPR-Gleichung 102 in CHEMCAD

      Die Mischungswärmeleitfähigkeit λ_m für Gase wird wie folgt berechnet:

      (2.33)

      Darin ist λ_m die Wärmeleitfähigkeit der Mischung, λ_i die Wärmeleitfähigkeit des Reinstoffes, n die laufende Nummer der Komponente und y_i bzw. y_j der Dampfmolanteile der Komponente i bzw. j.

      Weiter gilt

      (2.34)

      Darin ist S die Sutherland Konstante S = 1,5 * T_b. T_b ist der Siedepunkt.

      (2.35)

      Mit η, der Viskosität, M dem Molgewicht und T der Temperatur.

      Die ideale Wärmeleitfähigkeit für Flüssigkeiten wird nach der DIPPR-Formel 100 berechnet

      (2.36)

      Die Mischungswärmeleitfähigkeit λ_m für Flüssigkeiten wird wie folgt berechnet:

      (2.37)

      (2.38)

      (2.39)

      (2.40)

      Darin ist φ_i und φ_j der Volumenanteil, λ_i und λ_j die Wärmeleitfähigkeit des Reinstoffes, V_i und V_j das Molvolumen des Reinstoffes und x_i bzw. x_j der Molanteil.

      Die Oberflächenspannung σ wird mit der DIPPR-Funktion 106 berechnet.

      (2.41)

      Die Mischungsoberflächenspannung einer Flüssigkeit wird wie folgt berechnet:

      (2.42)

      Diese Mischungsregeln haben sich in der Praxis gut bewährt und gelten sowohl für binäre wie auch Mehrkomponentengemische.

2.3 Spezielle Lösung zur Exzessgröße am Beispiel der Dichte

      Die Flüssigdichte von idealen Gemischen wird im Allgemeinen nach einer linearen Mischungsregel berechnet, diese lautet:

      (2.43)

      Darin ist m die Masse und V das Volumen. Man unterscheidet zwischen idealen und realen Mischungen. Bei idealen Mischungen treten keine Volumeneffekte auf, während diese bei realen Mischungen mehr oder weniger stark zu finden sind. Die Voraussetzung der idealen Addition der Volumina ist offensichtlich bei gleichgroßen Molekülen gegeben. Daher ist die ideale Dichteformel eine Näherung, die es gilt zu verbessern.

      Ein vielfach publiziertes Beispiel ist das Ethanol-Wasser-Gemisch (Gmehling et al., 1992, S. 80) und (Lüdecke et al., 2000, S. 445). Mischt man 500 cm³ Ethanol (58,55 cm³/mol) = 8,54 mol mit 500 cm³ Wasser (18,06 cm³/mol)