Optimierung der geometrischen Oberflaechenstruktur von Filtermaterialien in Tiefenfiltern hinsichtlich der Abscheideleistung von Truebstoffen. Untersuchung der Beeinflussung von Haft- und Transportvorgaengen durch die Oberflaechenstruktur.
Die homogene Übergangsmetall-Katalyse hat durch ihre hohe Selektivität und Effizienz zunehmende Bedeutung für die Produktion von Bulk- und Feinchemikalien erreicht. Voraussetzung ist dabei das Recycling der wertvollen Edelmetall-Katalysatoren. Hierfür hat sich die Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik, bei der sich der Katalysator und das Produkt in getrennten flüssigen Phasen befinden, auch im industriellen Einsatz bewährt. Ihre Anwendung erfordert allerdings eine ausreichende Löslichkeit der Edukte in der den Katalysator enthaltenden Phase. Eine universellere Anwendbarkeit soll in diesem Forschungsprojekt erzielt werden durch Methoden, die die Reaktion zunächst in einer gemeinsamen Phase und dann durch Temperatur-Absenkung die Trennung von Produkt und Katalysator ermöglichen. Aus der Literatur ist die 'Thermoregulierte Phasentransferkatalyse' bekannt, bei der die starke Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit eines Katalysators mit speziellen Liganden genutzt wird. Durch eigene Vorarbeiten bestehen Erfahrungen mit Lösungsmittelsystemen, die sich durch Temperaturänderung in zwei Phasen trennen lassen. Ziel ist die Kombination dieser Methoden, um sowohl eine hohe Reaktivität als auch eine gute Abtrennung des Katalysators durch Optimierung der Liganden und des Lösungsmittelsystems zu erreichen. Als Reaktionen sind zunächst Hydroformylierungen, Oligomerisierungen, Hydrierungen und Hydrosilylierungen mit Petrochemikalien sowie mit Fettstoffen als Beispiele für nachwachsende Rohstoffe geplant.
Druckgetriebene Filtrationsprozesse, wie z.B. die Querstrommikrofiltration, sind in ihrer Leistungsfaehigkeit durch Effekte wie Fouling und Konzentrationspolarisation bzw. Deckschichtwachstum beschraenkt. Ziel der hier genannten Arbeit ist es, durch eine gezielte Induzierung von Stroemungsinstabilitaeten in Form von Sekundaerstroemungen das Deckschichtwachstum an der Membran zu limitieren, somit hoehere Filtratfluesse zu erzielen und den Filtrationsprozess insgesamt effizienter zu betreiben. Die Stroemungsinstabilitaeten werden durch die Stroemungsfuehrung in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen aufgrund von Zentrifugalkraeften erzeugt. In Technikumsversuchen mit Latex- und Hefesuspensionen konnte nachgewiesen werden, dass sich der Filtratfluss durch den Einsatz von Dean Wirbeln gegenueber der Filtration mit geraden Kapillarmembranen um bis zu 140 Prozent steigern laesst, die Effizienz des Prozesses kann bei gleichem spezifischen Filtratfluss sogar um bis zu 400 Prozent hoeher sein. Neben den experimentellen Untersuchungen erfolgt eine intensive theoretische Betrachtung des Filtrationsprozesses. Mit Hilfe einer CFD-Software werden die hydrodynamischen Vorgaenge untersucht und in Hinblick auf den Deckschichtaufbau analysiert. Die Berechnung mehrphasiger Stroemungen und der Ablagerungsmechanismen von Partikeln soll in Zukunft durch die Simulation des dynamischen Deckschichtaufbaus in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen erfolgen und zur Optimierung von Filtrationsmodulen hinsichtlich der Hydrodynamik herangezogen werden.
Die Verfügbarkeit kompakter Generatoren mit supraleitenden Rotorwicklungen ist eine wesentliche Voraussetzung zur zukünftigen Realisierung kostengünstiger Windkraftanlagen. Um die hierfür benötigten erheblichen Supraleitermengen preiswert herstellen zu können, wird im beantragten Vorhaben das neuartige Verfahren der Aerosol-basierten Kaltabscheidung auf das vielversprechende Hochtemperatur-Supraleitermaterial Magnesiumdiborid angewendet. Die Beiträge der Universität Bayreuth liegen vor allem auf dem Gebiet der Aerosol-basierten Kaltabscheidung. Es werden vorwiegend Grundlagenuntersuchungen an Magnesiumdiborid-Filmen zur Schichtausbildung und zu den Abscheidebedingungen auf unterschiedlichen Substraten durchgeführt. Weiterhin wird zusammen mit den Projektpartnern am Konzept zur Verbesserung von Schichtqualität und Abscheideeffizienz gearbeitet. Konkret sollen Magnesiumdiborid-Pulver hergestellt und auf ihre Eignung für den Prozess qualifiziert werden. Außerdem sollen Grundlagenuntersuchungen hinsichtlich der Aerosolerzeugung und den Beschichtungsparametern, sowie ein zielführender Prozessablauf bezüglich der Herstellung von Funktionsschichten durchgeführt werden. Darüber hinaus soll am Design und der Herstellung des Demonstrators in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern mitgearbeitet und der Beschichtungsprozess in Bezug auf die Abscheide-Effizienz und das Pulver-Recycling optimiert werden.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Ziel des Vorhabens ist die Prüfung und die mögliche Optimierung eines neuen Sandfangkonzeptes an Hand eines Prototypen sowie durch begleitende CFD-Simulationen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Aufbauend auf bereits bestehenden Erkenntnissen zur Gestaltung eines Sandfangs mit rein hydraulischem Antrieb, wurde in einem ersten Schritt ein Prototyp gebaut und seine Abscheideleistung, insbesondere im Hinblick auf die Abtrennung von Feinsanden, unter Laborbedingungen geprüft. Die Versuche wurden parallel durch Simulationsstudien nachgefahren, wodurch eine Kalibrierung des Modells möglich war. Im zweiten Schritt wurde der Prototyp auf einer realen Kläranlage mit dem Zulaufwasser der Anlage betrieben und seine Abscheideleistung für unterschiedliche hydraulische Belastungen ermittelt. Neben der Abtrennung von Sand wurde in den Versuchen auch der Frage nach der Abtrennung von Fett und organischen Bestandteilen nachgegangen, um in der späteren großtechnischen Umsetzung auf realen Anlagen auch einen verfahrenstechnisch sicheren Betrieb des Sandfangs gewährleisten zu können. Im Rahmen weiterer CFD-Berechnungen wurden konstruktive Maßnahmen getestet, durch die eine Verringerung der Organikabtrennung bei gleichzeitig hoher Sandabtrennung bewirkt werden sollte. Das Projekt ermöglichte eine erste Beurteilung des neuen Sandfangkonzeptes. Es zeigten sich aber deutlich die Grenzen, die durch Versuche an einem Prototypen im Modellmaßstab entstehen, wie auch die Grenzen, die mit CFD-Berechnungen erreicht werden. Auf Grund der eingeschränkten Aussagefähigkeit der Versuche wie auch der Grenzen in den Simulationsstudien in Bezug auf die Organikabtrennung steht eine abschließende Bewertung des neuen Konzeptes im Hinblick auf seine Praxistauglichkeit noch aus.
Ziel der Versuche ist es, die Abhaengigkeiten des Lueckenstromes bzw. des Formfaktors auf den filterabscheidegrad zur Optimierung der Steuerelektronik zu bestimmen. Hierzu wird bei Variation der eingesetzten elektronischen Drosseln und des Stromphasenanschnittes die Abscheideleistung bestimmt. Im Rahmen dieser Versuche wird auch der Einfluss der Filterkapazitaet untersucht, um die Uebertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf groessere Betriebsfilter zu pruefen. Zudem sind Versuche zur Ermittlung der Haftursachen des Staubes an den Niederschlagsplatten und zur Optimierung der Abreinigungseinrichtungen vorgesehen.
Untersuchungen des TÜV haben gezeigt, dass es nach einem langen Einsatz der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme mit Biokraftstoffen vermehrt zu Ausfällen kommen kann. Durch eine Kombination der Techniken zur Bestimmung von Durchbruchskurven und der Raman-Spektroskopie soll das Adsorptionsverhalten der KDRS über viele Zyklen messtechnisch begleitet werden. Die experimentellen Untersuchungen werden im Rahmen einer Modellierung, die auf dem bereits vorliegenden Adsorptionsreaktormodell (UMSICHT) beruht, begleitet. Die ausführliche Vorhabenbeschreibung ist dem Antrag beigelegt. Das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohleproben, d.h. neu hergestellter bzw. einer definierten Anzahl von definierten Be- und Entladezyklen (4.000 und 40.000 gefahrenen Kilometern entsprechend) unterzogenen, wird experimentell erfasst. Folgender experimenteller Ablauf ist geplant: Charakterisierung der Aktivkohleproben in Voruntersuchungen. Mit einem Pentan/Ethanol-Gemisch wird dann ein Adsorber, der mit einer Aktivkohleprobe befüllt wurde, bis zum Durchbruch beladen. Zur Desorption wird der Adsorber mit Laborluft gespült bis 300 ausgetauschte Bettvolumina erreicht sind. Die Zusammensetzung der Gasphase wird während Ad- und Desorption mit einem, im Rahmen des Projektes aufzubauenden Raman-Detektor bestimmt. Nach jeweils 50 Zyklen (Ad- und Desorption= 1 Zyklus) wird die Arbeitskapazität der Aktivkohle bestimmt. Dies erfolgt gemäß einer Methode, die analog zur ASTM-Norm D 5228-92 entwickelt wurde. Die erhaltenen experimentellen Daten werden u.a. zur Weiterentwicklung eines mathematischen Berechnungswerkzeugs im Bereich der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme im PKW verwendet. Die Weiterentwicklung des Modells stellt die Grundlage für verbesserte Designmöglichkeiten für KDRS dar.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 189 |
| Europa | 6 |
| Land | 13 |
| Wissenschaft | 73 |
| Zivilgesellschaft | 18 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 189 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 189 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 184 |
| Englisch | 10 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 151 |
| Webseite | 38 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 154 |
| Lebewesen und Lebensräume | 158 |
| Luft | 158 |
| Mensch und Umwelt | 187 |
| Wasser | 161 |
| Weitere | 189 |