Themen für Arbeiten
In dieser Arbeit soll ein Simulationsmodell für einen Noppenrekuperator entwickelt werden (s. Abbildung). Das Modell soll die Berücksichtigung des Rekuperators in einem Simulationsmodell eines Prüfstands ermöglichen, der für ein aktuelles Forschungsprojekt aufgebaut wird. Im ersten Schritt der Arbeit wird dafür ein detailliertes Simulationsmodell eines Noppenrekuperators aufgestellt. Basierend auf den Ergebnissen dieses Modells soll danach ein Modellierungskonzept entwickelt und umgesetzt werden, das die Berechnung der Strömung und Wärmeübertragung im Rekuperator mit einem möglichst geringen Rechenaufwand ermöglicht.
Basierend auf bereits generierten Datensätzen eines Forschungsvorhabens soll im Rahmen dieser Arbeit ein konkretes Anlagenkonzept für eine stationäre sowie eine mobile Anlage zur Aufbereitung und Verarbeitung feiner Schlacken, Stäube und Schlämme erarbeitet und ökonomisch und ökologisch bewertetet werden. Dabei werden anlagenspezifische Restriktionen mit dem notwendigen technischen Sachverstand berücksichtigt.
Im Rahmen dieser Arbeit soll die Berechnung der Reaktionschemie, für ein am Institut entwickeltes umfangreiches Prozessmodell des Elektrolichtbogenofens, durch ein datenbasiertes Proxy-Modell ergänzt werden. Hierzu müssen die bisherigen Lösungsverfahren hinsichtlich ihrer Eignung untersucht und ein entsprechendes Approximationsverfahren implementiert werden. Abschließend sollen die Simulationsergebnisse verglichen und der resultierende Fehler untersucht werden, um etwaige Grenzen für die Anwendbarkeit des Proxy-Modells festzulegen
In dieser Arbeit wird eine Methode zur Bestimmung der Emissionsgrade beliebiger Oberflächen entwickelt. Dabei steht die Anforderung im Vordergrund, dass die Methode im Rahmen eines experimentellen Aufbaus realisierbar sein sollte. Dazu werden die unterschiedlichen Möglichkeiten der Emissionsgradbestimmung erörtert und darauf basierend eine geeignete Methode entworfen. Diese wird im Anschluss mathematisch modelliert. Die Ergebnisse werden eingeordnet und eine Bewertung der entwickelten Methode schließt sich an.
Der Fokus der Arbeit liegt auf der Recherche zu Reaktionsmechanismen, die für die Abbildung der unterstöchiometrischen Verbrennung geeignet sind, sowie deren Implementierung in einem CFD-Modell. Reaktionsmechanismen werden benötigt, um die bei der numerischen Verbrennungssimulation auftretenden Spezies zu berücksichtigen. Dies ist neben der Wahl eines passenden Turbulenz-, Strahlungs- und Verbrennungsmodells von großer Bedeutung, um eine adäquate Lösung zu erlangen.
Ziel ist es, an einem (bestehenden) CFD-Modell unterschiedliche Reaktionsmechanismen für die unterstöchiometrische Verbrennung von Erdgas zu implementieren und nach selbst erarbeiteten Kriterien zu bewerten. Dazu ist eine intensive Literaturrecherche zu Reaktionsmechanismen und den validierten Bereichen notwendig.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methodik für die Bestimmung des CO2-Fußabdrucks im Rahmen einer Ökobilanz (Life Cycle Assessment, kurz LCA) für den Betrieb von Thermoprozessanlagen als Teil eines spezifischen Herstellungsprozesses für Produkte aus der Metall- und Mineralindustrie entwickelt und angewendet. Dabei werden anlagenspezifische Restriktionen mit dem notwendigen technischen Sachverstand berücksichtigt. Es stehen u. a. die folgenden Branchen im Fokus:
- Metallindustrie: Stahl, NE-Metalle, Gießereiwesen, Schmieden, Härtereitechnik
- Mineralindustrie: Glas, Keramik, Kalk, Zement
Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Produktionsrouten der Aluminium-, Stahl- und Bleiindustrie untersucht und ökologisch bewertet werden. Auf diese Weise können Prozessabläufe optimiert und Einsparpotenzial sichtbar gemacht werden. Dazu sollen ausgewählte Prozesse betrachtet und mittels einer Ökobilanz nach DIN ISO 14044 untersucht werden. Abschließend werden die methodologischen Ansätze der Ökobilanzierung in Bezug auf die drei Produktionsrouten gegenübergestellt und verglichen.