STUDIENFÜHRER VERFAHRENSTECHNIK - Aachener ...

12 STUDIENFÜHRER VERFAHRENSTECHNIK
Hochtemperatur-Membran aus der Luft abgetrennt
werden. In der MVT werden dazu verschiedene
Membranmaterialien hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit
für Sauerstoff vermessen und zu einem Modul
kombiniert, das in einer Versuchsanlage eingesetzt
werden soll.
2. Rheologie teilerstarrter metallischer Legierungen
Im Vergleich zu konventionellen Formgebungsverfahren
wie Gießen und Schmieden werden beim
Sonderformgebungsverfahren „Thixoforming” Legierungen
im teilerstarrten Zustand verarbeitet. In
diesem Zustand ist das Material teils flüssig, teils
fest und besitzt daher außergewöhnliche Fließeigenschaften,
die die Herstellung komplexer Bauteilgeometrien
(z.B. in der Automobilindustrie) ermöglicht.
Abbildung 11: Formfüllversuche
Diese Fließeigenschaften werden in der MVT untersucht
und modelliert. Dazu werden in interdisziplinärer
Zusammenarbeit mit anderen Instituten
Hochtemperatur–Rheometer entwickelt, die die Viskositätsmessung
bei Temperaturen bis 1500 ◦ Cermöglichen.
Das entwickelte mathematische Stoffmodell
wird in kommerzielle Software implemen-
tiert und zur numerischen Simulation der Strömungsvorgänge
beim Thixoformingprozess verwendet.
3. Analyse und Simulation von Hochtemperaturprozessen
Im Allgemeinen sind die chemischen Verhältnisse
bei Hochtemperaturprozessen sehr komplex, weil
umfangreiche Stoffsysteme betrachtet werden müssen.
Da aber chemische Reaktionen bei hohen Temperaturen
sehr schnell ablaufen, kann man in vielen
Fällen davon ausgehen, dass sich lokal thermochemische
Gleichgewichte einstellen. Abweichungen
hiervon ergeben sich insbesondere bei Prozessen
mit mehrphasigen Reaktionsgemischen. Am Beispiel
des LD–Konverter–Prozesses zur Stahlerzeugung
wurde eine Methodik entwickelt, mit der solche
Phänomene erfasst werden können. Hierbei
wird der Reaktor in Teilräume zerlegt, zwischen
denen Stoff– und Energieaustausch stattfindet. In
diesen Teilräumen werden die chemischen Verhältnisse
über das sich einstellende thermochemische
Gleichgewicht berechnet. Die Methodik wird auch
erfolgreich auf den Zement-Herstellungsprozess und
Biomasse-Feuerungsanlagen angewandt.
4. Biosolare Wasserstoffproduktion
Bei Sonneneinstrahlung produzieren Purpurbakterien
Wasserstoff aus Wasser und organischen Substraten.
Ziel der Arbeiten in der MVT ist die Entwicklung
eines geeigneten Reaktor– und Prozesskonzeptes
um diesen Effekt technisch zur Wasserstoffgewinnung
zu nutzen. Ein Aspekt dieser Arbeiten ist
die Untersuchung der Prozessbedingungen bei verschiedenen
Substraten. Die Experimente hierzu werden
sowohl im Labor als auch am Freilandreaktor
durchgeführt. Der zweite Aspekt ist die Optimierung
der Gestaltung dieses Reaktors durch hydrodynamische
Experimente und numerische Simulation.