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Kompetenzen aus früheren Projekten

 

Messung der Dielektrizitätskonstanten von binären Gasgemischen zur Bestimmung von Taupunkten (ab 01.02.2019 an der TU Chemnitz, Professor Richter)

Taupunkte von reinen Gasen bzw. von Gasgemisches können aufgrund der Veränderung der dielektrischen Eigenschaften beim Erreichen der Phasengrenze vergleichsweise genau bestimmt werden. Dabei werden der Phasenübergang vom Gas zur Flüssigkeit und die entsprechenden Dielektrizitätskonstanten mit hoher Genauigkeit durch die Auswertung der Resonanzfrequenz eines Hohlraumresonators ermittelt. Messungen können mit einer speziellen Messanlage in einem Temperaturbereich von (–50 bis 100) °C bei Drücken bis zu 120 bar durchgeführt werden.

 

Emmy Noether Research Group (ab 01.02.2019 an der TU Chemnitz, Professor Richter)

Die von der DFG geförderte Emmy Noether Gruppe beschäftigt sich mit Entwicklung neuer experimenteller Methoden zur genauen Messung der Taudichten von fluiden Gemischen. Dies schließt die Quantifizierung von Sorptionseffekten ein, wodurch die Messunsicherheit ganz erheblich verringert werden kann. Mithilfe der experimentellen Ergebnisse werden neue theoretische Ansätze entwickelt, die erstmalig die fest etablierten Gebiete der thermodynamischen Stoffdatenmessung und der Oberflächenphänomene vereinen. Des Weiteren werden die gemessenen Daten verwendet, um vielparametrige empirische Fundamentalgleichungen anzupassen, wobei auch neue Ideen hinsichtlich der Anpassungsstrategie untersucht werden.

 

Stoffdaten von Biomasse

Für einen effizienten Prozess ist die Auswahl des richtigen Ausgangsmaterials entscheidend. Dabei wird nicht nur nach Biomasse gesucht, die einen möglichst hohen Biogasertrag hat und die mit geringem Aufwand angebaut werden kann. Es wird auch nach Alternativen gesucht, die eine Biomasseproduktion unabhängig von landwirtschaftlichen Flächen zulässt, um dadurch der Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion zu entgehen.

 

Beschreibung von Nukleationsvorgängen anhand von hochgenauen Zustandsgleichungen

Für die transiente Betrachtung von mehrphasigen, thermodynamischen Prozessen ist das Untersuchen von Nukleations-, also Keimbildungsvorgängen von wesentlicher Bedeutung. Dies ist ein Forschungsbereich, der bisher eher durch qualitative als quantitative Aussagen beschrieben wird.

 

Assoziierende Fluide

Im Rahmen eines DFG-Projekts wird an der Übertragung simultan optimierter Zustandsgleichungen in hoher technischer Genauigkeit auf stark assoziierende Fluide gearbeitet. Eine zentrale Rolle kommt dabei der Kombination von SAFT-Termen mit empirischen Fundamentalgleichungen zu.

 

Ad- und Absorptionsmessungen

In enger Zusammenarbeit mit den verfahrenstechnischen Lehrstühlen des Instituts und der Firma RUBOTHERM beschäftigt sich der Lehrstuhl für Thermodynamik mit der Untersuchung von Ad- und Absorptionsprozessen. Der Schwerpunkt der Arbeiten des Lehrstuhls liegt dabei im Bereich der Messtechnikentwicklung.

 

Hochdruck-Gasanalyse mittels Stoffdatenmessung

Seit einiger Zeit befasst sich der Lehrstuhl für Thermodynamik mit der Gasanalyse für Energieträgergase (Biogase, Erdgase und wasserstoffreiche Gasgemische). Meistens liegen diese Gasgemische unter hohem Druck vor. Weil allerdings die klassischen Gasanalyseverfahren wie Gaschromatographie oder Massenspektroskopie nur bei geringem Druck eingesetzt werden können, wird am Lehrstuhl für Thermodynamik daran geforscht, Konzentrationen durch in situ Messung von Stoffdaten unter extremen Bedingungen zu bestimmen. 

 

Entwicklung von Sensoren für die Gasanalytik

Als führender Forschungspartner in einem von RUBOTHERM koordinierten europäischen Konsortium treibt der Lehrstuhl für Thermodynamik die Entwicklung von Sensoren für die Gasanalytik bei hohen Temperaturen und Drücken voran.

 

GasPro-Bio-Waste

Eine der wichtigsten und herausforderndsten Aufgaben der nächsten Jahrzehnte besteht darin eine stabile und klimafreundliche Energieversorgung zu garantieren. Eine Möglichkeit sich von den fossilen, endlichen Energieträgern Kohle, Erdgas und Erdöl zu entfernen, liegt in der Nutzung von Biomasse und organischen Abfällen. Besonders der Umgang mit organischen Abfällen birgt ökonomisches sowie ökologisches Potenzial.

 

SoreinHyBio

Neue Verfahren zur sorptiven Reinigung von Wasserstoff und Biogas.

 

Simulation von LNG-Prozessen

Bei der Simulation von Prozessen zur Verflüssigung von Erdgasen (LNG) bzw. zur Verdampfung von LNG stehen die Wechselwirkungen zwischen den Simulationsergebnissen und den verwendeten Stoffdatenmodellen im Fordergrund. Untersucht wird z.B., in wieweit die Verwendung des aktuell genausten Stoffdatenmodells für Erdgase, der GERG-2004 Zustandsgleichung, zu einer signifikanten Verbesserung der Ergebnisse von Prozesssimulationen führt.

 

Simulation innovativer wärme-, kälte- und klimatechnischer Prozesse

Neben der Simulation von komplexen großtechnischen Prozessen beschäftigt sich der Lehrstuhl für Thermodynamik auch mit der Simulation innovativer Prozesse aus dem Bereich der Wärme-, Kälte- und Klimatechnik. Beispiele für diese Arbeiten sind die Simulation von mobilen Klimaanlagen oder von innovativen Wärmepumpenkonzepten. Charakteristisch für diese Art von Projekten ist zumeist die komplett selbständige Entwicklung von Simulationsumgebungen ohne Rückgriff auf kommerziell verfügbare Simulationsprogramme.

 

Wärmeübergang beim Sieden

Die Arbeiten zum Wärmeübergang beim Sieden konzentrieren sich auf grundlagenorientierte Untersuchungen zum Sieden hochviskoser Gemische. Hier besetzt der Lehrstuhl für Thermodynamik ein für weite Bereiche der Lebensmittel- und Verfahrenstechnik relevantes Forschungsgebiet.

 

Thermomechanische Effekte in Hochtemperaturkreiselpumpen

In der Wärmeübertragungstechnik sind Hochtemperaturkreiselpumpen überall dort von Bedeutung, wo die direkte Prozesserwärmung, wie beispielsweise mittels einer Brennkammer, nicht möglich ist oder vermieden werden soll. Das vor dem Hintergrund der sich derzeit wandelnden europäischen  Energiepolitik wohl populärste Anwendungsbeispiel stellen solarthermische Kraftwerke dar. In ihnen dienen Hochtemperaturkreiselpumpen zur Umwälzung von bis zu 400 °C (560 °C) heißen Wärmeträgerölen (Salzschmelzen). Bei diesen Temperaturen werden hohe thermische und strukturmechanische Belastungen in den Hochtemperaturkreiselpumpen induziert.

 

Auswahl und Vorbehandlung von Biomasse

 

Untersuchung des Biogasbildungsprozesses

 

Beurteilung und Optimierung des Prozesses

 

Simulation von Kraftwerksprozessen

Bei der Simulation von Kraftwerksprozessen spielen Prozesse mit CO2-Abscheidung die entscheidende Rolle. So wurden im Rahmen verschiedener Projekte Modelle für Kraftwerke mit integrierter Kohlevergasung und CO2-Abscheidung, einen innovativen Oxyfuel-Dampfkraftprozess und einen druckaufgeladenen Gasturbinen-Kombiprozess entwickelt. In allen Fällen wurden für zentrale Komponenten außerhalb der verwendeten Simulationsumgebungen (Gatecycle, Ebsilon, Aspen Plus) eigene Modelle entwickelt und in die Simulation integriert.
 

Magnetschwebewaagen

Entwicklung von speziellen Magnetschwebewaagen zur Messung thermophysikalischer Eigenschaften, z.B. Dichte, Viskosität, Adsorption, Löslichkeit, etc.