Das Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology hat eine Dampfdruckgleichung eingeführt. Es befasst sich mit den Einschränkungen der Lee-Kesler-Methode, die eine weit verbreitete Methode auf dem Gebiet der Thermodynamik ist und eine vielseitige und umfassende Lösung für Dampfdruckberechnungen unter verschiedenen Bedingungen bietet.
Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch Kommunikation im Chemieingenieurwesen.
Die Lee-Kesler-Methode ist eine zuverlässige Berechnungsmethode bei der Gestaltung chemischer Prozesse, insbesondere zur Vorhersage des Dampfdrucks auf der Grundlage von Materialeigenschaften. Durch die Berücksichtigung des azentrischen Faktors wird nicht-ideales Verhalten berücksichtigt und stabile, genaue Ergebnisse geliefert, selbst in der Nähe kritischer Punkte.
Ihre Einfachheit – sie erfordert nur den azentrischen Faktor und die kritischen Eigenschaften – hat sie zu einer bevorzugten Alternative zur Antoine-Gleichung gemacht, die auf umfangreichen stoffspezifischen Temperaturdaten basiert. Die Einschränkungen im Temperaturbereich und in der Genauigkeit bei niedrigeren Temperaturen stellen jedoch seit langem eine Herausforderung dar.
Dr. Lee Jaiyeop vom KICT entwickelte diese neue Gleichung, die eine deutliche Verbesserung darstellt und eine beeindruckende durchschnittliche Fehlerquote von 0,49 % erreichte, etwas besser als die 0,50 % der Lee-Kesler-Methode. In einer Studie mit 76 Substanzen übertraf es die Lee-Kesler-Methode in 45 Fällen.
Vor allem bei niedrigeren Temperaturen unter 0,7 zeigte die Gleichung eine durchschnittliche Fehlerrate von 0,57 %, verglichen mit 0,72 % bei der Lee-Kesler-Methode. Diese verbesserte Präzision bei relativ niedrigeren Temperaturen könnte besonders für kryogene und andere extreme Umgebungen wie die Antarktis oder die Mondoberfläche wertvoll sein.
Ein entscheidender Durchbruch ist der erweiterte Temperaturbereich. Während die Lee-Kesler-Methode auf Berechnungen um eine reduzierte Temperatur von 0,7 beschränkt ist, ist die neue Gleichung über einen weiten Bereich von 0,25 bis 0,95 anwendbar. Diese Flexibilität macht es für Substanzen mit begrenzten experimentellen Daten geeignet und löst die Herausforderungen der Datenabhängigkeit, mit denen andere Methoden konfrontiert sind. Folglich bietet es eine anpassungsfähigere und effizientere Rechenumgebung für Ingenieure und Forscher.
Die Gleichung hat als bedeutende Erweiterung der Antoine- und Lee-Kesler-Methoden internationale Anerkennung gefunden. Seine potenziellen Anwendungen erstrecken sich über verschiedene Bereiche, darunter Energie, Pharmazie und Umweltüberwachung. Seine Präzision und Vielseitigkeit machen es zu einem wertvollen Werkzeug für die Bewältigung von Hochdruck- und Tieftemperaturherausforderungen in Industriebetrieben.
Darüber hinaus ist die Gleichung so konzipiert, dass sie sich nahtlos in IoT-basierte Überwachungssysteme integrieren lässt. Diese Kompatibilität ermöglicht eine Echtzeit-Datenanalyse und Prozessoptimierung, was voraussichtlich die Produktivität und Sicherheit branchenübergreifend steigern wird. Durch die Verbindung theoretischer Innovation mit praktischen Anwendungen verspricht dieser neue Ansatz, einen neuen Maßstab für Dampfdruckberechnungen zu setzen.
Dr. Lee sagte: „Diese Forschung setzt nicht nur neue Maßstäbe, sondern stellt auch ein transformatives Werkzeug für die Gemeinschaft der Chemieingenieure dar.“
Er erwähnte, dass die Industrie mit der Einführung erhebliche Fortschritte erzielen werde. Mit zunehmendem Einfluss wird diese bahnbrechende Gleichung in verschiedenen Disziplinen bleibende Spuren hinterlassen.
Weitere Informationen:
Jai-Yeop Lee, Ableitung der Dampfdruckgleichung für den gesamten Bereich von einem beliebigen Punkt, Kommunikation im Chemieingenieurwesen (2024). DOI: 10.1080/00986445.2024.2409171