Themen für Arbeiten
Im Rahmen dieser Arbeit soll die Oxyfuel Verbrennung von Wasserstoff, Erdgas und ihren Gemischen untersucht werden. Dazu wird eine Versuchsbrennkammer in der Technikumshalle des Instituts mit einem eingebauten brennstoffflexiblem Hochgeschwindigkeitbrenner verwendet. Während der Versuche werden mit Hilfe eines Absaugpyrometers Temperaturen innerhalb der Brennkammer gemessen und mit einer OH-Kamera Bilder der Reaktionszone aufgenommen. Ebenfalls soll eine kontinuierliche Abgasmessung erfolgen. Die Ergebnisse werden abschließend bewertet und diskutiert.
Electric heating can be implemented into an industrial furnace by the use of electric resistance heaters. There are many options regarding operating principle, geometry and available power. A farely new option is the HoneyComb heating element by Sintex used for the heating of process gases. These heating elements are based on metal powder extrusion using high-temperature alloys. The aim of this work is to investigate the heating elements with regard to heat transfer and fluid flow. Therefore, a numerical model is to be developed which should provide insights into the local and integral heat transfer coefficients, local temperature distribution of the heating elements and gas, and the pressure drop caused by the heating element.
Ziel dieser Arbeit ist ein Aufstellen der vollständigen Energie- und Massenbilanz an einer neuartigen Glasschmelzwanne im Technikumsmaßstab. Anhand der Versuchsglaswanne werden verschiedene Ansätze zur CO2 neutralen Behälterglasproduktion getestet, die anschließend anhand ihres spezifischen Energiebedarfs bewertet werden sollen. Im Rahmen dieser Arbeit soll das Referenzglas bei Erdgas-Oxyfuel Verbrennung und verschiedenen Leistungsverteilungen untersucht werden.
In dieser Arbeit soll die Verwendung verschiedener Hochtemperatur-Thermolacke zur Messung des Wärmeübergangskoeffizient mittels Infrarot-Thermographie untersucht werden. Dazu werden verschiedene Thermolacke verwendet und deren Emissionsgrade bei verschiedenen Temperaturniveaus untereinander verglichen. Dies erfordert die Messung der Temperaturverteilung auf verschiedenen Proben am Glühsimulator des IOB mittels Infrarot-Thermographie. Die Messergebnisse werden untereinander bewertet und diskutiert.
Ziel der Arbeit ist die experimentelle Untersuchung von individuell einstellbaren Runddüsenfeldern. Es sollen verschiedene Einstellparameter und deren Einfluss auf den Wärmeübergang untersucht werden. Die individuell einstellbaren Düsensysteme sollen im Hinblick auf die Temperaturverteilung mit klassischen Düsen-systemen verglichen werden. Dazu werden Untersuchungen am institutseigenen Wärmeübergangsversuchstand stattfinden.
Der flexible Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff stellt Brennerhersteller und Anlagenbetreiber vor neue Herausforderungen. Neben der Gewährleistung einer stabilen und energieeffizienten Verbrennung muss weiterhin sichergestellt werden, dass die Schadstoffemissionen des flexiblen Brennstoffsystems trotz schwankender Brenngaszusammensetzung gering bleiben.
In dieser Arbeit werden innovative Brennerarmaturen an einem Versuchsbrenner getestet. Insbesondere soll der Einfluss dieser Armaturen auf die Schadstoffemissionen untersucht werden. Dazu wird ein vorhandener Prüfstand, bestehend aus einer Ofenkammer mit eingebautem PP-Strahlheizrohr verwendet.
In dieser Arbeit wird der Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff hinsichtlich seines Einflusses auf die Mes-sergebnisse verschiedener Abgasanalysen in einem Rekuperatorbrenner untersucht. Dazu wird ein vorhandener Prüfstand bestehend aus einer Ofenkammer mit eingebautem PP-Strahlheizrohr und für Erdgas-Wasserstoff-Gemische optimierten Rekuperatorbrenner verwendet. Im Rahmen der Arbeit werden verschiedene NOx-Emissionsmessgeräte (elektrochemisches Verfahren, Cold Wet Verfahren, Hot Wet Verfahren) eingesetzt und hinsichtlich der gemessenen Emissionswerte verglichen. Es werden Versuche mit variablen Wasserstoff-Erdgas-Gemischen durchgeführt. Aus den experimentellen Untersuchungen werden Rückschlüsse auf die Einflussgrößen auf die Qualität der Emissionsmessung bei variablem Betrieb mit Erdgas und Wasserstoff gezogen.
Mittel- bis langfristig müssen energieintensive Anlagen auf eine CO2-arme bzw. neutrale Prozesswärmeerzeugung umgestellt werden. Flexible Prozessketten und Anlagenkonzepte haben großes Potential für den Einsatz unter sich verändernden Rahmenbedingungen. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Analyse der Wirtschaftlichkeit von flexible eingesetzten Thermoprozessanlagen und Industrieöfen unter dynamischen Rahmenbedingungen (volatiler Energiemarkt) leisten. Auf Basis der Ergebnisse sollen flexible Prozessketten und Anlagenkonzepte (u.a. Lastverschiebung, hybride Beheizungskonzepte, Speicher) in Bezug auf ihre ökologische und ökonomische Vorteilhaftigkeit bewertet werden.
Die von der metallerzeugenden und ‑verarbeitenden Industrie benötigte Prozesswärme wird aktuell hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Energieträger erzeugt. Ein Ansatz zur Emissionsreduzierung ist die Elektrifizierung der Anlagen. Im Rahmen einer studentischen Arbeit sollen Modelle zur mathematischen Beschreibung verschiedener elektrischer Beheizungs- und Strömungsführungskonzepte basierend auf experimentellen Untersuchungen entwickelt werden.
Der Submerged Arc Furnace ist ein elektrisches Schmelz- und Reduktionsaggregat, welches bereits seit Jahrzehnten beispielsweise für Ferronickel, Ferrochrom oder Phosphor großtechnisch eingesetzt wird. Auf Grund der gestiegenen Restriktionen hinsichtlich des CO2-Fußabdrucks von Produkten und den ebenfalls gestiegenen Kosten für CO2-Emissionen wird auch in der Stahlproduktion nach alternativen Prozessrouten zur Hochofenroute gesucht. Der Submerged Arc Furnace stellt eine Möglichkeit zum Erschmelzen von direktreduziertem Eisen dar und wird von einigen großen Stahlunternehmen favorisiert. In dieser Arbeit soll ein vorhandenes CFD-Modell eines Ferrochrom-SAFs weiter ausgebaut werden. Grundlegendes Prozessverständnis soll durch eine Besichtigung des SAFs bei Outokumpu in Tornio (Finnland) zu Beginn der Arbeit erlangt werden.
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.
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