The present work provides a systematic study on the influence of sample properties and experimental conditions on the reliable accessibility of Fick or mutual diffusion coefficients D11 and thermal diffusivities a in binary liquid mixtures using the shadowgraph method. For this, mixtures with varying magnitudes of the Soret coefficient ST and their optical contrast factors were studied at a temperature of 298.15 K and pressures between (0.1 and 0.65) MPa with varying magnitudes and orientations of the applied temperature and concentration gradients ∇T and ∇c. Experimental signals obtained in these investigations were analyzed with respect to the intensities of the signal contributions from non-equilibrium fluctuations (NEFs) in concentration and temperature, and the reliability of the determined D11 and a data was assessed by comparison to literature data. Larger signal intensities from NEFs and, therefore, a more reliable determination of diffusivities were given for sufficiently large magnitudes of ST, the optical contrast factors, and the applied ∇T and ∇c. At very small fluid layer thicknesses L ≤ 0.30 mm, the associated reduction of signal statistics outweighing the expected increase of signal intensities at larger magnitudes of ∇T and ∇c as well as the influence of confinement imposed limitations for the determination of diffusivities in some cases. Furthermore, an influence of the mixture composition on signal intensities from concentration-NEFs was identified, where too small mole fractions of one component can hinder the determination of D11 in mixtures with small magnitudes of the optical contrast factor (∂n/∂c)T,p.

During hydrogenation and dehydrogenation reactions of liquid organic hydrogen carriers (LOHC), their thermophysical properties change significantly as a function of the degree of hydrogenation (DoH). Compared with conventional techniques, Raman spectroscopy offers a contactless methodology for online process monitoring without the need of sampling. This work demonstrates the application of Raman spectroscopy for the determination of the DoH under process-relevant conditions for LOHC systems based on diphenylmethane (DPM) and benzyltoluene (BT) up to 473 K. For the DPM-based system, a previous study is extended by examining the influence of process-like disturbances. For the BT-based system, a novel approach using indirect hard modeling of the unpolarized Raman spectra is applied, which results in strongly reduced uncertainties and insensitivity towards process-like disturbances, e.g. reaction by-products. For a corresponding testing set exhibiting a pronounced fluorescent background in the Raman spectra, the DoH is determined with an average absolute deviation of 0.0057.

The present study examines the condensation heat transfer coefficient αcond of n-butane on the outside of different horizontal tubes and in corresponding tube bundles. Experiments were conducted with a smooth tube, finned tubes with various fin densities, fin heights and tube materials, and a high-performance condensation tube (HPT) at vapor temperatures of (40 and 78) °C and varying heat flux densities q̇. The influence of inundation on αcond was systematically investigated by varying the mass flow of liquid condensate at q̇ of (20 and 60) kW·m−2. Differences between the experimental results from this work and previous ones for propane on the same condensation tubes could be explained with the help of the thermophysical properties and, thus, the retention angle of the condensate in the channels between the fins and the condensate layer thickness. For single copper tubes, αcond increased with increasing fin densities from (19 to 48) fins per inch and was between 9 and 17 times larger than for the smooth tube. This enhancement factor even reached a value of about 24 for the HPT. These increases can be attributed in part to the increased surface area, but the strongest effect appears to be related to surface tension-driven drainage of the condensate. In addition to the experimental investigations, αcond of the finned condensation tubes was predicted using an analytical model for the condensation heat transfer on finned tubes. Here, excellent agreement with an average deviation from the experimental results of 6.6 % could be found. Studies of the inundation effect have shown that the expected decrease in αcond due to the additional condensate impinging on the tubes inside bundles and increasing the film thickness often holds, but is partially counteracted by other effects and depends on the tube geometry.

Abstract The present work reports experimental data on the thermal conductivity of the four hydrocarbons cyclohexane, n -decane, n -hexadecane, and squalane in the liquid state at ambient pressure up to temperatures of 353.15 K. Absolute measurements were performed with a steady-state guarded parallel-plate instrument (GPPI) with an average expanded (coverage factor k = 2) measurement uncertainty of 2 %. For the linear alkanes n -decane and n -hexadecane as well as the cyclic compound cyclohexane, the measured thermal conductivities agree with reference correlations in the literature, indicating the reliability of the technique used for the study of fluids with relatively low thermal conductivities and weak absorption of radiation. For the first time, experimental data are determined for the long-branched alkane squalane between (278 and 353) K, which cannot be accurately represented with estimation methods commonly used in the literature. In summary, the present measurement results confirm the existing database for representative linear and cyclic hydrocarbons and provide first experimental thermal conductivities for squalane.