Studentische Arbeiten

Bachelor- & Masterthesis / ADP & ARP

Für weitere aktuelle Thermen am RSM sind Dr. B. Böhm () und Dr. S. Wagner () immer gerne erreichbar.

Aktuelle Ausschreibungen

  • Advanced Design Project (ADP)

    Dieses Jahr ist mit Clean Circles ein Verbundprojekt gestartet, welches wegweisende Forschung in Richtung regenerativer Energie-Kreislaufwirtschaft macht. In Clean Circles soll ein Demonstrator zum Thema Kreislaufwirtschaft der Zukunft aufgebaut werden. Dabei werden Kreislaufthemen und z. B. Rohstoffrecycling adressiert.

    Die Demonstrator-Versuche orientieren sich direkt an den aktuellen Forschungsfragestellungen. Mit regenerativ erzeugtem Strom wird Eisenoxid reduziert (Einspeicherung); örtlich und zeitlich davon getrennt wird das Eisen unter Energiefreisetzung zur Stromerzeugung oxidiert (Ausspeicherung). Dadurch wird erneuerbare Energie in großen Mengen gespeichert, transportiert und CO2-frei bereitgestellt – einer bisher ungelösten zentralen Herausforderung der Energiewende bei sich ändernden politischen Rahmenbedingungen. Eisen als Energiespeicher hat hervorragende physikalisch-chemische Eigenschaften bzgl. Transport, Lagerung und energetischer Nutzung. Wind- und sonnenreiche Standorte innerhalb und außerhalb Deutschlands können zur kostengünstigen Produktion regenerativer elektrischer Energie in eine CO2-freie Kreislaufenergiewirtschaft integriert werden.

    Zwei Demonstrator-Experimente stehen hierbei im Fokus. Die Demonstration der Energieeinspeicherung sowie die Energieausspeicherung – also die Oxidation und die Reduktion von Eisen. Die Entwicklung der Demonstratoren soll auf kommerziell verfügbaren Bausätzen basieren. Diese gilt es auszuwählen, und nach der Beschaffung gemäß den spezifischen Interessen und eigenen Schwerpunkten in einen Demonstrator umzubauen.

    Betreuer/in: M.Sc. Luigi Biondo

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  • Bestimmung der laminaren Brenngeschwindigkeit eines vorverdampften synthetischen Kraftstoffes mittels laserbasierter Messmethoden (PIV / PLIF)

    Determination of the laminar burning velocity of a prevaporized synthetic fuel by using laser based methods (PIV / PLIF)

    29.07.2021

    Masterthesis

    Regenerative synthetisierte Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels, bieten ein hohes Potenzial hinsichtlich der sektorübergreifenden Nutzung erneuerbarer Energien. Dabei gilt Oxymethylenether (OME) aufgrund der nahezu rußfreien Verbrennung als vielversprechender Dieselersatzkraftstoff. Zur Weiterentwicklung dieser Brennstoffe bedarf es der Charakterisierung hinsichtlich ihrer strömungs- und verbrennungstechnischen Eigenschaften. Diese Experimentaldaten sind zur Validierung der relevanten numerischen Modelle sowie Simulationen unabdingbar. Als Messprinzip werden die laserbasierten Techniken der particle image velocimetry (PIV) und der planaren laserinduzierten fluoreszenz (PLIF, hier speziell das OH-Molekül) eingesetzt. Ziel ist die Gewinnung von konditionierten Informationen über das Geschwindigkeitsfeld und der Flammenstruktur eines vorverdampften synthetischen Kraftstoffes und seiner laminaren Brenngeschwindigkeit in einer Gegenstrombrennerkonfiguration.

    Betreuer/in: M.Sc. Steffen Walther

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  • Applikation von ITO-Beschichtungen: Spray-Visualisierung und Messung der Wandbenetzung eines Spray-G Injektors

    Application of ITO-Coatings: Spray visualization and wall wetting measurements of a Spray G injector

    12.07.2021

    Masterthesis, Bachelorthesis, Advanced Design Project (ADP)

    Für die Analyse von Injektoren in verschiedenen Brennräumen ist die Interaktion der eingespritzten Kraftstoffmenge mit der Wand des Brennraumes von großer Bedeutung. Es sammelt sich hierbei Kraftstoff lokal an und verdampft anschließend nur langsam an der Oberfläche. Bei dem verwendeten Spray-G Injektor ist zusätzlich die einzelne Benetzung der unterschiedlichen Einspritzlöcher von Interesse.

    In der Arbeit soll eine neuartige Indiumzinnoxid (ITO) Beschichtung auf Tauglichkeit für Messungen der Spray-Benetzung untersucht werden. Dieses Material ist ein elektrischer Halbleiter und gleichzeitig im sichtbaren Licht weitestgehend transparent, wodurch die Wandbenetzung mittels einer Infrarotkamera vermessen und gleichzeitig das Spray mit sichtbarem Licht charakterisiert werden kann.

    Betreuer/innen: M.Sc. Lars Illmann, M.Sc. Marius Schmidt

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  • Weiterentwicklung eines laser-optischen Sensors zur reflektiven Erfassung von Flüssigkeitsfilmdicken auf Metalloberflächen

    Improvement of a laser-optical sensor for the detection of liquid film thicknesses on metal surfaces

    09.07.2021

    Masterthesis

    Die Arbeitsgruppe Hochtemperatur-Prozessdiagnostik im Fachgebiet Reaktive Strömung und Messtechnik (RSM) entwickelt auf Absorptionsspektroskopie basierende Sensoren zur Untersuchung von wandnahen chemischen Prozessen, wie sie z.B. bei der NOx-Reduktion im Abgasstrang vorkommen. Um zukünftig die Schadstoffreduktion, Chemie und Ablagerungsbildung bei der SCR-Katalyse besser verstehen und modellieren zu können, sind generische Experimente notwendig, welche die Prozesse im Abgasstrang systematisch als Funktion der Anfangs- und Randbedingungen vereinfachend untersuchen. Dazu wurde am Fachgebiet bereits ein Prüfstand konzipiert, an dem unter anderem sich, durch AdBlue-Injektion, bildende Filme untersucht werden.

    Der bereits bestehende Filmdickensensor ermöglicht Messungen von Filmen auf einer Quarzglasscheibe entlang einer Linie im Durchlichtverfahren. Ziel der Arbeit ist es, den Sensor mittels eines neuen Objektives so anzupassen, dass Messungen reflektiv auf einer Metalloberfläche möglich sind. Anschließend soll eine Validierung des Sensors durchgeführt werden und Filmdicken bei verschiedenen Betriebsbedingungen im Abgaskanal des Institutes bestimmt werden.

    Betreuer/innen: M.Sc. Anna Schmidt, Dr. rer. nat. Steven Wagner

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  • Laserinduzierte Fluoreszenz: Messung von Mischungsvorgängen

    Laser-induced fluorescence: measurement of mixing processes

    25.06.2021

    Masterthesis, Bachelorthesis

    Mit laserbasierter, optischer Diagnostik können nicht-intrusiv und hochauflösend komplexe physikalische Systeme untersucht werden. Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) eignet sich um räumlich und zeitlich aufgelöst Informationen über z.B. die Temperatur oder die Mischung in einer Strömung zu erlangen. Dabei werden die Moleküle mit einem Laser angeregt und die charakteristische Fluoreszenzemission mit (Hochgeschwindigkeits-)Kameras detektiert.

    In dieser Arbeit geht es darum mittels sogenannter zwei-Farben bzw. zwei-Linien-LIF Mischungsvorgänge in einem optisch zugänglichen Motor zu untersuchen. Ziel dieses Grundlagenexperimentes ist es, den Gasaustausch zwischen Zyklen und die Interaktion zwischen der Gasströmung und einem eingespritzten Spray zu visualisieren und zu charakterisieren.

    Im Rahmen der Arbeit soll dafür die genaue Methodik ausgewählt, das Experiment aufgebaut und durchgeführt und die gesammelten Daten ausgewertet und analysiert werden.

    Betreuer/innen: M.Sc. Marius Schmidt, M.Sc. Cooper Welch

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  • Experimentelle Charakterisierung eines Injektors

    Experimental Characterization of an Injector

    24.06.2021

    Advanced Design Project (ADP)

    Um neuartige, regenerative Kraftstoffe (eFuels, z.B. Wasserstoff) in Motoren einsetzen zu können, müssen die Auswirkungen auf die physikalischen Prozesse verstanden werden. Mit einer Saugrohreinspritzung (PFI) kann ein homogenes, mageres Gemisch erzeugt werden, um dann gezielt die Auswirkung einer Direkteinspritzung zu untersuchen.

    In dieser Arbeit geht es darum, die aktuell verwendeten Injektoren in Bezug auf die eingespritzte Masse zu charakterisieren. Dabei müssen verschiedene atmosphärische Drücke und Temperaturen berücksichtigt werden. Nach Konzeption des Messaufbaus sollen die Messungen durchgeführt und ausgewertet werden.

    Betreuer/innen: M.Sc. Marius Schmidt, M.Sc. Lars Illmann

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  • Masterthesis

    Das Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik (RSM) befasst sich mit optischen Untersuchungen reaktiver Strömungen. Diese Techniken sollen in Zukunft verstärkt auf katalytische Prozesse angewandt werden, um hier gezielt Untersuchungen bei Gasphasenreaktionen durchführen zu können. Mit solchen Prozessen lassen sich z.B. über Power-2-X Anwendungen chemische Rohstoffe unter dem Einsatz von Wind und Sonnenstrom zu höherwertigen Stoffen umwandeln.

    Betreuer/in: M.Sc. Maximilian Dorscht

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  • Masterthesis

    Das „Labor für Optische Diagnosemethoden und Erneuerbare Energien“ der Hochschule Darmstadt beschäftigt sich in Kooperation mit der TU Darmstadt (Fachgebiet RSM) mit der optischen Analyse reaktiver Strömungen. Diese Expertise soll zukünftig zur Diagnose industrieller katalytischer Verfahren eingesetzt werden. Konkret sollen heterogen-katalytische Prozesse analysiert werden, bei denen hohe Temperaturen und kurze Kontaktzeiten der Reaktanden mit dem Katalysator vorherrschen. Um die auftretenden Gasphasenreaktionen besser zu verstehen, soll eine neue Sensorik entwickelt werden, welche es erlaubt, erstmalig die Konzentrationen als Funktion des räumlichen Abstands vom Katalysator zu messen.

    Betreuer/in: M.Eng. Konrad Koschnick

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  • Masterthesis

    Ziel der Arbeit ist es, die Spezies-Konzentrationen aus einer Raman-Messung in einer Ethanol-Flamme mittels der sog. „Spectral Fit“ Methode auszuwerten. Dazu bedarf es im ersten Schritt der Messung der Raman Roh-Daten bei einem geeigneten Betriebspunkt. Die Rohdaten beinhalten dann die Signal-Antworten aller bei der Verbrennung bzw. im Probelvolumen des Lasers vorkommenden Spezies. Die verschiedenen Signal-Antworten und z.B. Hintergrund-Signal sind teilweise spektral sehr stark überlagert und müssen im post-processing entsprechend zugeordnet werden. Hierzu soll ein spektraler Fit Algorithmus entwickelt werden, der die Einzelsignale (aus einer Bibliothek, die in zahlreichen Vorarbeiten erarbeitet wurde) auf das Roh-Signal fittet bzw. in einem iterativen Verfahren optimiert.

    Betreuer/in: M.Eng. Konrad Koschnick

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  • Advanced Design Project (ADP)

    Am Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik (RSM) beschäftigt sich eine Arbeitsgruppe mit laserspektroskopischer Diagnostik zur Untersuchung der Vorgänge während der Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Hierzu wurde bereits verschiedene innovative Messmethoden zum sensitiven Nachweis der Abgasbestandteile entwickelt.

    Mit Blick auf die weitere Verschärfung der gesetzlichen Vorgaben zum Ausstoß von Partikeln von Kraftfahrzeugen, aber auch industriellen Prozessen wird es notwendig auch hier neuartige Verfahren zur Messung von Partikelparametern zu entwickeln. Für die Untersuchung der Partikelbeladung im Abgas (Menge, Masse, Größe) von verschiedenen thermo-chemischen Prozessen soll daher ein Messaufbau auf Basis laser-optischer Methoden entwickelt und hinsichtlich der Nachweisgrenzen charakterisiert werden.

    Im Rahmen des ADP soll daher zunächst ein Benchmark verschiedener Ideen zur Messung besonders kleiner Partikel in einem Heißgasstrom durchgeführt und hierauf aufbauend ein erster optischer Aufbau eines oder mehrerer optischer Systeme erfolgen.

    Betreuer/in: Dr. rer. nat. Steven Wagner

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  • Masterthesis

    Am Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik (RSM) beschäftigt sich eine Arbeitsgruppe mit laserspektroskopischer Diagnostik zur Untersuchung der Vorgänge während der Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Hierzu wurde bereits verschiedene innovative Messmethoden zum sensitiven Nachweis der Abgasbestandteile entwickelt.

    Mit Blick auf die weitere Verschärfung der gesetzlichen Vorgaben zum Ausstoß von Partikeln von Kraftfahrzeugen, aber auch industriellen Prozessen wird es notwendig auch hier neuartige Verfahren zur Messung von Partikelparametern zu entwickeln. Für die Untersuchung der Partikelbeladung im Abgas (Menge, Masse, Größe) von verschiedenen thermochemischen Prozessen soll daher ein Messaufbau auf Basis laseroptischer Methoden entwickelt und hinsichtlich der Nachweisgrenzen charakterisiert werden.

    Im Rahmen der Masterarbeit soll daher zunächst ein Benchmark verschiedener Ideen zur Messung besonders kleiner Partikel in einem Heißgasstrom durchgeführt und hierauf aufbauend ein erster optischer Aufbau eines oder mehrerer optischer Systeme erfolgen. Hiermit sollen die erreichbaren Nachweisgrenzen bei der Bestimmung der verschiedenen Partikelparameter charakterisiert werden.

    Betreuer/in: Dr. rer. nat. Steven Wagner

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Bereits vergebene Arbeiten

  • Advanced Design Project (ADP)

    Dieses Jahr ist mit Clean Circles ein Verbundprojekt gestartet, welches wegweisende Forschung in Richtung regenerativer Energie-Kreislaufwirtschaft macht. In Clean Circles soll ein Schullabor zum Thema Kreislaufwirtschaft der Zukunft aufgebaut werden, um Interesse an den vielfältigen Berufsmöglichkeiten im MINT-Bereich zu wecken. Dabei werden Kreislaufthemen und z. B. Recycling allgemein adressiert. Spezifische Versuche orientieren sich aber direkt an den aktuellen Forschungsfragestellungen.

    Mit regenerativ erzeugtem Strom wird Eisenoxid reduziert (Einspeicherung); örtlich und zeitlich davon getrennt wird das Eisen unter Energiefreisetzung zur Stromerzeugung oxidiert (Ausspeicherung). Dadurch wird erneuerbare Energie in großen Mengen gespeichert, transportiert und CO2-frei bereitgestellt – einer bisher ungelösten zentralen Herausforderung der Energiewende bei sich ändernden politischen Rahmenbedingungen. Eisen als Energiespeicher hat hervorragende physikalisch-chemische Eigenschaften bzgl. Transport, Lagerung und energetischer Nutzung. Wind- und sonnenreiche Standorte innerhalb und außerhalb Deutschlands können zur kostengünstigen Produktion regenerativer elektrischer Energie in eine CO2-freie Kreislaufenergiewirtschaft integriert werden.

    Zur Erarbeitung eines Gesamtkonzeptes für das Schullabor und zum Aufbau der zentralen Experimente suchen wir eine interessierte Gruppe von Studierenden. Die Umsetzung des Schullabors findet in enger Kooperation mit dem DLR_School_Lab TU Darmstadt statt. Bei grundsätzlichem Interesse wird im persönlichen Gespräch entsprechend der Interessen und Erfahrungen eine konkrete Aufgabenstellung erarbeitet.

    Betreuer/in: M.Sc. Luigi Biondo

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  • Applikation von der SLIPI-Messtechnik: Entwicklung und Aufbau der Messtechnik und Anwendung zur Analyse von Kraftstoffeinspritzungen

    Application of the SLIPI measurement technology: development and setup of the measurement technology and application for the analysis of fuel injections

    06.09.2021

    Masterthesis, Bachelorthesis, Advanced Design Project (ADP)

    Für die Analyse von Injektoren in verschiedenen Brennräumen ist die Einspritzung und Verteilung des Kraftstoffes von großem Interesse. Hierüber kann die Einspritztiefe sowie die Verdampfungsgeschwidigkeit bestimmt und analysiert werden. Die übliche Beleuchtung der Einspritzmasse mittels herkömmlicher LED Beleuchtung und Mie-Streuung führt zu Mehrfachstreuung der Kraftstoffpartikel.

    In der Arbeit soll die Messtechnik Structured Light Illumination Planar Imaging (SLIPI) zur Sprayanalyse eingesetzt werden. Mit Hilfe der SLIPI Technik können Streulichtanteile aus Mie und LIF Spray Bildern effektiv entfernt werden, wodurch Spray Strukturen in bisher unerreichter Qualität sichtbar werden.

    Das Thema ist geeignet für ADPs oder Master/Bachelorarbeit und die Arbeitsaufgaben werden dementsprechend angepasst.

    Betreuer/innen: M.Sc. Lars Illmann, M.Sc. Marius Schmidt

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  • Bachelorthesis, Advanced Research Project (ARP)

    Auf Grund der hohen Energiedichte von Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen wird es auch in Zukunft viele Anwendungen im Bereich Mobilität und Energieerzeugung geben, die auf Verbrennungsmotoren basieren. Hier gilt es gesetzlichen Anforderungen zu Schadstoffemissionen zu genügen, die Effizienz zu steigern und die Verwendung diversifizierter Kraftstoffe zu ermöglichen. Am Institut steht daher ein optisch zugänglicher direkteinspritzender Ottomotor zur Verfügung, an dem mittels laser-diagnostischer Methoden die innermotorische Energiewandlung untersucht wird.

    In der Arbeit soll ein existierendes 0D/1D-Modell des Prüfstandes in GT-Power weiterentwickelt werden. Mithilfe solcher reduzierten Modelle können grundlegende Charakteristiken, wie die Gasdynamik, akustische Schwingungen, Wärmetransport, Perfomance und Emissionsbildung untersucht werden. Gerade die Sensitivität solcher Größen gegenüber den Randbedingungen, welche am realen Prüfstand unweigerlich variieren, ist relevant für die Interpretation von Experimenten und numerischen CFD- Simulationen.

    Betreuer/in: M.Sc. Marius Schmidt

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  • Entwicklung eines MIR-Kameraspektrometers an einem generischen SCR-Prüfstand zur HNCO Detektion

    Development of an MIR camera spectrometer on a generic SCR test rig for HNCO detection

    06.09.2021

    Masterthesis

    Am Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik beschäftigt sich eine Arbeitsgruppe mit dem Schwerpunkt der Absorptionsspektroskopie unter Verwendung von abstimmbaren Diodenlasern. Hierbei werden die Konzentrationen verschiedenster Gase in einem Volumen mittels innovativer, laserdiagnostischer Verfahren berührungsfrei und hochdynamisch unter Verwendung von faser-gekoppelten Lasern vermessen.

    Betreuer/in: M.Sc. Luigi Biondo

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  • Erweiterung der Kohärenten anti-Stokes Raman-Spektroskopie (CARS) um die Möglichkeit der Gastemperaturbestimmung anhand des O2-Moleküls

    Extension of coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) with the possibility of gas temperature determination based on the O2 molecule.

    06.09.2021

    Masterthesis

    Die Kohärente anti-Stokes Raman-Spektroskopie (CARS) ist eine weitverbreitete Lasermesstechnik zur Bestimmung von Gastemperaturen und Spezies-Konzentrationen. Die Messmethode ermöglicht die Bestimmung der Gastemperatur über einen großen Temperaturbereich und ist zugleich nicht-intrusiv. Dies sind zwei Eigenschaften, die CARS insbesondere interessant für die Untersuchung moderner Verbrennungs-mechanismen macht.

    Für die Gastemperaturbestimmung mit CARS wird üblicherweise das Stickstoffmolekül geprobt. Um in Zukunft stickstofffreie Prozesse, wie z.B. das Oxyfuel-Verfahren, untersuchen zu können, soll die bestehende Messtechnik auf das Sauerstoffmolekül erweitert werden. Hierfür sollen innerhalb der Arbeit Untersuchungen an einem generischen Flachflammenbrenner durchgeführt werden. Das Ziel der Arbeit ist die Bestimmung der Genauigkeit der Gastemperatur anhand des O2-Moleküls in Abhängigkeit der Parameter Temperatur, Sauerstoffkonzentration und des Signal-zu-Rausch Verhältnisses. Für die Auswertung der aufgenommenen CARS-Spektren gilt es die bereits existierende Spektren Auswertung in Matlab zu erweitern.

    Betreuer/in: M.Sc. Henrik Schneider

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  • Masterthesis

    Auf Grund der hohen Energiedichte von Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen wird es auch in Zukunft viele Anwendungen im Bereich Mobilität und Energieerzeugung geben, die auf Verbrennungsmotoren basieren. Hier gilt es gesetzlichen Anforderungen zu Schadstoffemissionen zu genügen, die Effizienz zu steigern und die Verwendung diversifizierter Kraftstoffe zu ermöglichen. Am Institut steht daher ein optisch zugänglicher direkteinspritzender Ottomotor zur Verfügung, an dem mittels laser-diagnostischer Methoden die innermotorische Energiewandlung untersucht wird.

    In der Arbeit soll eine neuartige Indiumzinnoxid (ITO) Beschichtung auf Tauglichkeit für Messungen der Spray-Benetzung untersucht werden. Dieses Material ist ein elektrischer Halbleiter und gleichzeitig im sichtbaren Licht weitestgehend transparent, wodurch die Wandbenetzung mittels einer Infrarotkamera vermessen und gleichzeitig das Spray mit sichtbarem Licht charakterisiert werden kann.

    Betreuer/in: M.Sc. Marius Schmidt

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  • Advanced Design Project (ADP)

    Betreuer/in: M.Sc. Ariane Auernhammer

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  • Entwicklung und Charakterisierung einer beheizbaren Boden-platte für einen generischen Abgaskanal

    Development and characterization of a heatable base plate for a generic exhaust duct

    17.05.2021

    Advanced Design Project (ADP)

    Die Arbeitsgruppe Hochtemperatur-Prozessdiagnostik im Fachgebiet Reaktive Strömung und Messtechnik (RSM) entwickelt auf Absorptionsspektroskopie basierende Sensoren zur Untersuchung von wandnahen chemischen Prozessen, wie sie z.B. bei der NOx-Reduk-tion im Abgasstrang vorkommen. Um zukünftig die Schadstoffreduktion, Chemie und Ab-lagerungsbildung bei der SCR-Katalyse besser verstehen und modellieren zu können, sind generische Experimente notwendig, welche die Prozesse im Abgasstrang systematisch als Funktion der Anfangs- und Randbedingungen vereinfachend untersuchen. Dazu wurde am Fachgebiet bereits ein Prüfstand konzipiert, an dem unter anderem sich, durch AdBlue-Injektion, bildende Filme untersucht werden.

    Um die Temperatur der durch den AdBlue-Film benetzten Bodenplatte kontrollieren zu können, soll im Rahmen dieser Arbeit eine beheizbare Bodenplatte für den optischen Zu-gang des Abgaskanals entwickelt und charakterisiert werden. Ziel ist es eine homogene Temperaturverteilung zu erreichen. Zusätzlich soll eine Überwachung der Temperatur möglich sein.

    Betreuer/innen: M.Sc. Anna Schmidt, Dr. rer. nat. Steven Wagner

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  • Konzeptionierung stabilisierter Eisenpartikel-Luft Flammen zur Untersuchung grundlegender Verbrennungseigenschaften“

    Conceptual design of stabilized iron dust flames for the investigation of basic combustion properties

    01.04.2021

    Advanced Design Project (ADP)

    Betreuer/in: M.Sc. Henrik Schneider

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