Projekt-, Bachelor-, Studien-, Masterarbeit

Hintergrund

Die zuverlässige Bestimmung von Dampfdruckdaten ist eine zentrale Voraussetzung für die Auslegung thermischer Trennprozesse sowie für die Modellierung von Phasengleichgewichten. Die Transpirationsmethode stellt insbesondere für niedrigflüchtige Stoffe ein etabliertes Messverfahren dar. Ihre Genauigkeit hängt jedoch wesentlich von den gewählten experimentellen Randbedingungen ab, insbesondere vom Volumenstrom des Trägergases. Für die Substanz Methyl decanoate liegen in der Literatur gut abgesicherte Dampfdruckdaten vor. Diese Substanz eignet sich daher als Referenzsystem zur methodischen Untersuchung der Transpirationsmethode.

Ziel der Arbeit ist es, die Messbedingungen zu identifizieren, unter denen die Transpirationsmethode verlässlich eingesetzt werden kann. Als Qualitätskriterium dient die Übereinstimmung der experimentell bestimmten Dampfdruckdaten mit verfügbaren Literaturwerten für Methyl decanoate. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Einfluss des Volumenstroms des Trägergases auf systematische Abweichungen und die Messgenauigkeit.

Aufgabenstellung

Ziel der Arbeit ist die experimentelle Bestimmung des Dampfdrucks von Methyl decanoate mit der Transpirationsmethode sowie die systematische Untersuchung des Einflusses des Volumenstroms auf die Messgenauigkeit.

Die Aufgaben umfassen insbesondere:

• Einarbeitung in die theoretischen Grundlagen der Dampfdruckbestimmung

• Literaturrecherche zur Transpirationsmethode und zu vorhandenen Dampfdruckdaten

• Aufbau, Kalibrierung und Inbetriebnahme des Versuchsstandes

• Durchführung von Messreihen bei variierenden Volumenströmen

• Quantitative Auswertung der Messergebnisse

• Analyse des Einflusses des Volumenstroms auf Genauigkeit und Reproduzierbarkeit

• Vergleich mit Literaturdaten und geeigneten Korrelationen (z. B. Antoine-Gleichung)

• Dokumentation und Diskussion der Ergebnisse

Der konkrete Umfang und die wissenschaftliche Tiefe werden an das Niveau einer Bachelor- oder Masterarbeit angepasst.

Voraussetzungen

• Interesse an experimenteller Arbeit im Labor

• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise

• Grundkenntnisse in Thermodynamik und Strömungsmechanik sind von Vorteil

Lernziele

• Vertiefung thermodynamischer Grundlagen (Phasengleichgewichte, Dampfdruck)

• Anwendung von Methoden der Messdatenanalyse und Fehlerrechnung

• Kritische Bewertung experimenteller Ergebnisse

Betreuer des Lehrstuhls:  M.Sc. Constantin Hoyme, Dr. Riko Siewert
                                                                                   

Bachelor- oder Masterarbeit

Hintergrund

Numerische Strömungsmechanik (CFD) hat sich als Schlüsseltechnologie in der Analyse und Optimierung komplexer thermo-physikalischer Prozesse etabliert. In einer Vielzahl industrieller Anwendungen – von Verbrennungs- und Energiesystemen über chemische Reaktoren bis hin zu Batteriespeichern – spielen Strömung, Wärme- und Stofftransport sowie chemische Reaktionen eine zentrale Rolle für Effizienz, Sicherheit und Emissionsverhalten. Um diese Prozesse realitätsnah abzubilden, kommen je nach Fragestellung verschiedene physikalische Modelle, Mehrphasenansätze und Reaktionsmechanismen zum Einsatz. 

Mögliche Themenfelder

Je nach Interessenslage und Studienschwerpunkt können unter anderem folgende Themen bearbeitet werden:

• Reaktive Strömungen in Brennkammern und Industrieprozessen (z. B. mit Eddy Dissipation oder Flamelet-Modellen)

• Einfluss diskreter Partikelphasen auf Verbrennung und Emissionsbildung

• Kavitation und Phasenwechsel in Einspritzsystemen oder Ventilen

• Gas-Flüssig-Strömungen in gerührten Reaktoren zur Analyse von Stoff- und Wärmetransport

• Thermoelektrische Modellierung und Temperaturmanagement von Batteriemodulen

Vorgehen und Methodik

Nach einer individuellen Themenabsprache erfolgt eine Einführung in die relevanten physikalischen Modelle (Turbulenz, Reaktion, Phasenwechsel etc.) und die numerische Simulationsumgebung (z. B. Ansys Fluent). Darauf aufbauend wird ein Geometriemodell erstellt, geeignete Randbedingungen definiert und eine systematische Parametervariation durchgeführt. Die Auswertung umfasst u. a. Temperatur- und Stoffverteilungen, Effizienzkennzahlen oder Erosionsindikatoren – je nach Thema.

Zielsetzung
Ziel ist es, durch simulationsgestützte Untersuchungen fundierte Einblicke in das Zusammenspiel physikalischer Effekte zu gewinnen und daraus Handlungsempfehlungen für Design oder Betrieb technischer Systeme abzuleiten. Die genaue Schwerpunktsetzung erfolgt im persönlichen Gespräch.

Kontakt
Bei Interesse an einer themenoffenen Arbeit im Bereich Strömung, Reaktion und Energie wenden Sie sich gerne an: M. Sc. Erik Ortmann 

Beeinflussbarkeit der Viskosität und anderer Eigenschaften von LOHCs durch Additive

Wasserstoff wird als vielversprechender Kandidat für die Speicherung von Energie gesehen. Allerdings ist seine eigene Lagerung teilweise anspruchsvoll. Zur Lösung dieses Problems werden Flüssige Organische Wasserstoffträger (LOHC) eingesetzt. Diese binden Wasserstoff und erlauben so eine sichere und energiedichte Lagerung. 

Die Handhabung von LOHCs wird wesentlich durch Ihre physikalischen Eigenschaften bestimmt. Ein wichtiger Faktor in diesem Zusammenhang ist die Viskosität, die nicht zu hoch sein sollte.

Ziel dieser studentischen Arbeit soll es sein mögliche Additive zur Beeinflussung der Viskosität und anderer wichtiger Eigenschaften von LOHCs zu testen. Dadurch sollen Grundlagen geschaffen werden, um die Handhabung der LOHCs zu verbessern ohne Abstriche bei Effizienz oder Speicherdichte in Kauf nehmen zu müssen.

Ansprechpartner: Dr. Riko Siewert