Projekt- und Abschlussarbeiten
Hier finden Sie regelmäßig neue Ausschreibungen offener Arbeitspakete, welche in unserem Labor bearbeitet werden können. Darunter befinden sich sowohl Abschlussarbeiten für Bachelor- und Masterstudiengänge, IFP-Projekte für Masterstudierende sowie HiWi-Anstellungen. Unsere Themengebiete umfassen verschiedenste Tätigkeiten:
- Entwicklung und Konstruktion von Versuchsapparaturen
- Montage, Inbetriebnahme und Test von Anlagen
- Anwendung laserbasierter Messtechniken
- Programmierung und Datenauswertung (Labview, Matlab)
Arbeitspakete werden in der Regel zum Umfang einer Masterthesis ausgeschrieben, jedoch ist es für viele Themenstellungen ebenfalls möglich diese in reduziertem Umfang als Bachelorthesis zu bearbeiten. Sollten Sie Interesse an einer Arbeit in unserem Labor haben, jedoch gerade nichts geeignetes in der nachfolgenden Liste finden, schreiben Sie einfach eine kurze Email mit Ihrem Interesse an Prof. Geyer, Dr.-Ing. Sandra Hartl oder unser Team von Doktoranden.
Skalenreduzierte Modellierung der mehrphasigen Verbrennung klimaneutraler Energieträger
Bachelorarbeit/Masterarbeit/HiWi
Skalenreduzierte Modellierung der mehrphasigen Verbrennung klimaneutraler Energieträger
(Im Rahmen des Verbundvorhabens Clean Circles - Eisen als Energieträger einer klimaneutralen Kreislaufwirtschaft)
Für ein umfassendes Modell (digitaler Zwilling) zur Beschreibung realer Prozesse müssen geeignete skalen- und komplexitätsreduzierte Ansätze (z. B. Reaktornetzwerke) betrachtet und entwickelt werden. Durch eine Kombination idealer Strömungsreaktoren (Strömungsreaktor, Rührkessel) kann dabei u.a. das Verweilzeit- und Umsatzverhalten realer Prozesse approximiert werden. Besondere wissenschaftliche Herausforderungen sind hierbei u. a die Berücksichtigung von Verweilzeit und Oberflächenreaktionen der Feststoffpartikel (z.B. Eisenpartikeln).
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Schwerpunkt |
• Analyse idealer Strömungsreaktoren und deren Kopplung (Reaktornetzwerke) |
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• Identifikation notwendiger Erweiterungen für heterogene Kinetik |
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• Integration in ein bestehendes Framework für Reaktornetzwerke (C++) und Validierung |
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• Anwendung auf einen Anwendungsfall aus dem Bereich der Feststoffverbrennung |
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Anforderungen |
• Interesse an strömungsmechanischen/thermodynamischen Prozessen |
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• Grundlegende Kenntnisse im Bereich chemischer Reaktionskinetik |
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• Affinität zur Programmierung, Erfahrungen in C/C++ sind hilfreich |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, TU Darmstadt (Lichtwiese) |
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Geplanter Beginn |
Ab sofort |
Sandra Hartl
Kopplung eines detaillierten Modells für die skalenreduzierte Modellierung der Oxidation von Eisenmikropartikeln
Masterthesis
Kopplung eines detaillierten Modells für die skalenreduzierte Modellierung der Oxidation von Eisenmikropartikeln
(Im Rahmen des Verbundvorhabens Clean Circles - Eisen als Energieträger einer klimaneutralen Kreislaufwirtschaft)
Für ein umfassendes Modell (digitaler Zwilling) zur Beschreibung realer Prozesse müssen geeignete skalen- und komplexitätsreduzierte Ansätze (z. B. Reaktornetzwerke) betrachtet und entwickelt werden. Durch eine Kombination idealer Strömungsreaktoren (Strömungsreaktor, Rührkessel) kann dabei u.a. das Verweilzeit- und Umsatzverhalten realer Prozesse approximiert werden. Besondere wissenschaftliche Herausforderungen sind hierbei u. a die Berücksichtigung von Verweilzeit und Oberflächenreaktionen der Feststoffpartikel (z.B. Eisenpartikeln).
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Schwerpunkt |
• Analyse idealer Strömungsreaktoren und deren Kopplung (Reaktornetzwerke) |
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• Integration in ein bestehendes Framework für Reaktornetzwerke (C++) und Validierung |
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• Anwendung auf einen Anwendungsfall aus dem Bereich der Feststoffverbrennung |
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Anforderungen |
• Interesse an strömungsmechanischen/thermodynamischen Prozessen |
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• Grundlegende Kenntnisse im Bereich chemischer Reaktionskinetik |
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• Affinität zur Programmierung, Erfahrungen in C/C++ sind hilfreich |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, Gebäude C21 |
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Geplanter Beginn |
Hochschule Darmstadt, TU Darmstadt (Lichtwiese) |
Sandra Hartl
Untersuchung von Laminaren NH3/H2/N2-Gegenstromflammen mit laserbasierten optischen Diagnosemethoden
Masterthesis
Untersuchung von Laminaren NH3/H2/N2-Gegenstromflammen mit laserbasierten optischen Diagnosemethoden
Kohlenstofffreie Energieträger rücken vor dem Hintergrund CO2-freier Mobilität zunehmend in den Fokus der aktuellen Forschung. Ammoniak (NH3) besitzt hierbei im Vergleich zu Wasserstoff (H2) entscheidende Vorteile in Transport, Lagerung und Sicherheit. Durch partielle Aufspaltung des Ammoniaks in Wasserstoff und Stickstoff (N2) lassen sich die schlechten Verbrennungseigenschaften von reinem Ammoniak drastisch verbessern, womit die entstehenden NH3/H2/N2-Gemische vielversprechend u.A. für die Anwendung in Gasturbinen oder als Kraftstoff für die Seefahrt sind. Im Rahmen der Masterarbeit sollen grundlegende Verbrennungseigenschaften wie Verlöschungsgrenzen und Flammengeschwindigkeit mit laserbasierten optischen Diagnosemethoden untersucht werden.
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Schwerpunkt |
• Einarbeitung in den Stand der Forschung |
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• Untersuchung von Gegenstromflammen mithilfe der Particle Image Velocimetry (PIV) und Laser Induced Fluorescence (LIF) |
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• Auswertung der experimentellen Daten mit MATLAB |
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Anforderungen |
• Interesse an aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen sowie an praktischem Arbeiten im Labor |
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• Strukturiertes und selbstständiges Arbeiten |
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• Kenntnisse in MATLAB wünschenswert |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, Gebäude C21 |
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Geplanter Beginn |
Ab sofort |
Integration einer atmosphärischen Plasmaquelle in die Laborumgebung für die Anwendung in der Hochtemperatur Raman/Rayleigh-Spektroskopie
Masterthesis
Optimierung der Plasma-Gas-Rekombination für Hochtemperatur Raman-Spektroskopie
Am Raman/Rayleigh Prüfstand des ODEE Labors werden mittels Lasermesstechnik berührungslos Gasströmungen bis zu einer Temperatur von
1200 K untersucht. Zur Erweiterung dieses Temperaturbereich auf bis zu 1800 K wurde eine atmosphärische Plasmaquelle beschafft, mit deren Hilfe Stickstoff- und Heliumströme auf extreme Plasmatemperaturen erhitzt werden können. Für die Untersuchung mittels Raman-Spektroskopie ist es notwendig, das erzeugte Plasma möglichst verlustarm in den Gaszustand zu überführen. Die derzeitige Weglänge zwischen Plasmaquelle und Raman-Probevolumen ist jedoch zu gering und muss verlängert werden. Dabei ist die Herausforderung zu bewältigen, dass der von einem kalten Hüllstrom umgebene Plasmastrom nicht mit temperaturempfindlichen Wandmaterialien in Kontakt kommen darf.
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Schwerpunkt |
• Entwicklung verschiedener Konzepte zur Rekombination des heißen Plasmastroms unter möglichst geringem Wärmeverlust |
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• Erprobung und Implementierung der Konzepte |
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• Verifizierung der Rekombination und Bestimmung der Temperatur des Gasstroms mittels Raman-Spektroskopie |
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Anforderungen |
• Innovationsfreude und kreative Herangehensweise |
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• Interesse an praktischem Arbeiten im Labor |
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• Strukturiertes und engagiertes Arbeiten sowie Eigeninitiative |
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• Freude und Spaß am Experiment |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, Gebäude C15 |
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Geplanter Beginn |
Ab sofort |
Entwicklung und Untersuchung eines Versuchsbrenners zur Charakterisierung laminarer Wasserstofflammen für Gasthermen in Heizungssystemen
Masterthesis
Entwicklung und Untersuchung eines Versuchsbrenners zur Charakterisierung laminarer Wasserstofflammen für Gasthermen in Heizungsanlagen
Die Substitution bestehender Brennstoffen durch CO2-neutrale Alternativen stellt eine wichtige Grundlage für eine erfolgreiche Umweltpolitik dar, weshalb diese im Rahmen einer Abschlussarbeit experimentell untersucht werden soll. Im Fokus stehen dabei sogenannte Matrix-Brenner, wie sie in Heizungsanlagen zum Einsatz kommen. Um die Verbrennungscharakteristiken von Wasserstoff in einer solchen anwendungsnahen Konfiguration untersuchen zu können, ist ein neuer Versuchsbrenner zu entwickeln. Dieser soll die Eigenschaften eines Matrix-Brenners in reduziertem Maßstab abbilden und flexibel variieren können. Ebenfalls angedacht sind sogenannte Multi-Jet-Konfigurationen, welche es ermöglichen, laminare Flammen in einstellbarem Abstand zu betrachten, um wechselseitige Einflüsse zu untersuchen. An dem entstandenen Brenner werden anschließend optische Messtechniken angewandt, um diese zu charakterisieren.
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Schwerpunkt |
• Konzeptionelle und Konstruktive Entwicklung des Testbrenners (20 %) |
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• Inbetriebnahme und Test des Testbrenners (30 %) |
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• Durchführung laserbasierter Messungen (20 %) |
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• Auswertung von Messdaten (15 %) |
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• Dokumentation der Arbeit (15 %) |
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Anforderungen |
• Konstruktives Geschick und geübter Umgang mit CAD-Software |
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• Interesse an praktischen Tätigkeiten im Labor (Montage des Testbrenners, Justage und Anwendung laserbasierter Messtechnik) |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, C21 |
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Arbeitspakete 1, 4 und 5 können auch im Homoffice erarbeitet werden |
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Geplanter Beginn |
ab sofort möglich |
Bestimmung der laminaren Brenngeschwindigkeit eines vorverdampften synthetischen Kraftstoffes mittels laserbasierter Messmethoden (PIV / PLIF)
Masterthesis
Bestimmung der laminaren Brenngeschwindigkeit eines vorverdampften synthetischen Kraftstoffes mittels laserbasierter Messmethoden (PIV / PLIF)
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. Hierzu wurden im „Labor für optische Diagnosemethoden und erneuerbare Energien“ (C21) in IFP-Projekten und Abschlussarbeiten ein Gegenstrombrenner weiterentwickelt, sodass diese Brennstoffe untersucht werden können. Ziel ist die Gewinnung von konditionierten Informationen über das Geschwindigkeitsfeld und der Flammenstruktur eines vorverdampften synthetischen Kraftstoffes und seiner laminaren Brenngeschwindigkeit.
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Schwerpunkt |
• Aufbau, Inbetriebnahme und Erprobung der Lasermesstechniken |
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• Überlagerung der Messtechniken zur simultanen Messung |
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• Durchführung der Versuche definierter Betriebspunkte |
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• Auswertung und Interpretation der experimentellen Daten |
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Anforderungen |
• Ausgeprägtes Interesse am Aufbau von Versuchsständen im Labor-Maßstab |
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• Strukturiertes und egnagiertes Arbeiten im Team, aber auch Eigeninitiative |
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• Freude und Spaß am Experiment |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, C21 |
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Geplanter Beginn |
ab sofort oder nächstes Semester |
Steffen Walther
Entwicklung und Optimierung eines laserdiagnostischen Prüfstands zur Detektion des Fe-O-Verhältnisses von Eisenpartikeln
Masterthesis
Entwicklung und Optimierung eines laserdiagnostischen Prüfstands zur Detektion des Fe-O-Verhältnisses von Eisenpartikeln
Speicher mit langen Ausspeicherzeiten und hohen Energiedichten gewinnen bei fortscheidendem Ausbau von erneuerbaren Energien immer mehr Bedeutung. In dem Kreislaufprozess des Clean-Circles-Projekts erfolgt die Einspeicherung der regenerativ erzeugten Energie mittels Reduktion von Eisenoxidpartikeln. Zur Entwicklung eines besseren Verständnisses, sowie zur Validierung und Verbesserung von Modellierungen der im Detail ablaufenden Prozesse während der Reduktion und Oxidation, werden experimentelle Daten benötigt. Die elementare Zusammensetzung von Eisen- und Eisenoxidpartikeln soll mittels Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) untersucht werden. Hierbei ist vor allem die Inbetriebnahme eines leistungsstärkeren Spektrometers mit einer ICCD Kamera entscheidend für eine genaue Bestimmung des Fe-O-Verhältnisses der einzelnen Partikel. Das Auswertungsschema des LIBS-Spektrums hierfür soll ebenfalls weiterentwickelt werden und anschließend verschiedene Parameterkonfigurationen untersucht werden.
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Schwerpunkt |
• Literaturrecherche und Einarbeitung in die LIBS Messung von Partikeln |
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• Konzeptentwicklung für eine Verbesserung des LIBS Messaufbaus |
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• Aufbau, Inbetriebnahme und Regelung des gesamten Systems |
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• Messungen mit verschiedenen Parameterkonfigurationen |
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• Analyse der Daten |
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Anforderungen |
• Interesse an aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen |
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• Lust auf Entwicklung eines Messaufbaus und Erfassung von Messdaten |
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• Strukturierte Herangehensweise an die Erfassung und Auswertung |
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• Zielführendes, selbstständiges Arbeiten |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, C21 |
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Geplanter Beginn |
ab sofort oder nächstes Semester |
Experimentelle Untersuchung laminarer Methan-Bunsenflammen unter Wasserstoffbeimischung mittels optischer Messtechnik
Bachelor- oder Masterthesis
Experimentelle Untersuchung laminarer Methan-Bunsenflammen unter Wasserstoffbeimischung mittels optischer Messtechnik
Für eine vollständige Dekarbonisierung des Energiesystems spielen erneuerbarer Wind- und Sonnenstrom zukünftig eine zentrale Rolle. Bei zunehmendem Anteil dieser stark fluktuierenden Energiequelle wird die Energiespeicherung immer wichtiger, wobei chemische Energieträger wie grüner Wasserstoff (H2) dabei die Anforderungen an Speicherkapazität, Ausspeicherdauer und Transportfähigkeit erfüllen. Bei thermochemischer Umsetzung von Methan-Wasserstoff-Gemischen sind die fundamentalen Verbrennungseigenschaften stark abhängig vom Wasserstoffgehalt. Diese Themenfelder sind durch die rasch wachsende Bedeutung der H2 Addition bzw. NH3 Nutzung stark in den Fokus der Forschung gerückt, weisen jedoch bislang noch eine unzureichende Datenlage auf. Um die Phänomenologie der ablaufenden Verbrennungsprozesse detailliert untersuchen zu können, werden die Gasgemische über einem Testbrenner entzündet und mittels optischer Diagnosemethoden in situ betrachtet.
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Schwerpunkt |
• Einarbeitung in bestehende Labormesstechnik |
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• Durchführung von PIV und OH-LIF-Messungen an laminaren Bunsenflammen |
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• Auswertung und Analyse von Messdaten |
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Anforderungen |
• Interesse an aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen |
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• Grundkenntnisse in Matlab |
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• Zielführendes, selbstständiges Arbeiten |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, C21 |
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Geplanter Beginn |
August/September 2021 |
Konstruktion und Inbetriebnahme eines katalytischen Strömungskanals für optische Messmethoden
Masterthesis
Konstruktion eines katalytischen Strömungskanals für optische Messmethoden
Katalytische Reaktionen bei hohen Temperaturen in der Gasphase bieten direktere und energieeffizientere Synthesepfade als viele der momentan eingesetzten industriellen Prozesse. Die Weiterentwicklung von Katalysatoren mit ausreichender Selektivität und hoher Prozess-stabilität ist zur Erzeugung von erneuerbaren chemischen Grundstoffen, darum zentral. Zur Entwicklung eines besseren Verständnisses sowie zur Validierung und Verbesserung von Modellierungen werden experimentelle Daten benötigt. Diese beinhalten, neben der heterogenen Reaktion an der Oberfläche des Katalysators, auch die Gasphasenreaktionen.
In dieser Arbeit soll ein Konzept für einen katalytischen Strömungskanal mit Zugängen für optische Messtechniken entwickelt werden.
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Schwerpunkt |
• Einarbeitung in die Literatur zu katalytischen Prozessen und Strömungskanälen |
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• Entwicklung eines modular aufgebauten Strömungskanal |
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• Aufheizzone, Ein- und Auslasskrümmer, Reaktor, optische Zugänge |
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• Erstellung fertigungsgerechter Zeichnungen |
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• Ausarbeitung der Regelungstechnik für die Temperatur und Volumenströme im Kanal |
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• Montage und Inbetriebnahme des Strömungskanals |
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Anforderungen |
• Kenntnisse in der Strömungsmechanik/Strömungslehre |
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• Grundlegende Kenntnisse in LabVIEW hilfreich |
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• Interesse an einer vielseitigen ingenieurtechnischen Aufgabe |
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Standort |
Homeoffice und Hochschule Darmstadt, Gebäude C21 |
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Geplanter Beginn |
Ab September 2021 |
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Ausschreibung Katalysekanal 195 KB
Bestimmung von Spezieskonzentrationen in Flammen regenerativer Kraftstoffe mittels Raman Spektroskopie und „Spectral Fit“
Konzeptionierung eines Abzug-Systems für das ODEE Labor
Ingenieur-Forschungsprojekt (IFP)
Konzeptionierung eines Abzug-Systems für das ODEE Labor
Am Fachbereich werden im „Labor für Optische Diagnosemethoden
und Erneuerbare Energien“ der Hochschule Darmstadt Verbrennungsvorgänge von regenerativen Kraftstoffen mit laser-diagnostischen Methoden untersucht. Dabei ist es notwendig, die entstehenden Gase sowie die thermische Leistung zuverlässig abzuführen. In diesem Rahmen soll für das ODEE Labor ein neues Abzugsystem konzeptioniert werden, das die individuellen Anforderungen aller Prüfstände hinsichtlich regelbarer Volumenströme, Gaszusammensetzung und Temperatur erfüllen kann. Eine Überprüfung des Konzepts soll idealerweise mit einer CFD Simulation erfolgen.
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Schwerpunkt |
• Strömungstechnische Auslegung eines Abzugsystems |
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• ggf. Validierung in einer CFD Simulation |
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Anforderungen |
• Interesse an Strömungen |
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• Teamfähigkeit |
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Standort |
Hochschule Darmstadt, Gebäude C21 & Homeoffice |
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Geplanter Beginn |
Ab sofort |
Inbetriebnahme eines Laborbrenners und laserbasierte Untersuchung der Geschwindigkeitsfelder und Reaktionszonen verdrallter Jetflammen
Masterthesis
Inbetriebnahme eines Laborbrenners und laserbasierte Untersuchung der Geschwindigkeitsfelder und Reaktionszonen verdrallter Jetflammen
Die Reduktion von Abgasen durch Verbrennungskraftmaschinen ist in den vergangenen Jahren verstärkt in den Fokus der Forschungslandschaft gerückt. Gerade Triebwerke im Flugverkehr bieten ein großes Einsparpotential. Daher wird in diesem Kontext aktuell verstärkt an magerer Verbrennung geforscht, welche durch niedrige Verbrennungstemperaturen die CO2-Emissionen deutlich senkt. Durch den geringen Brennstoffeinsatz und die starke Beimischung von Frischluft neigt die magere Verbrennung jedoch stark zur Oszillation und Verlöschen. Um diese Sachverhalte detailliert untersuchen zu können wird zur Zeit ein neuer Brenner entwickelt, welcher die magere Verbrennung aus technischen Anwendungen im Laborbetrieb abbildet. Anhand dessen sollen im Rahmen einer Masterthesis Messungen der Strömungsgeschwindigkeiten und Reaktionszonen durchgeführt werden, um durch konditionierte Informationen Rückschlüsse auf die Turbulenz-Chemie-Interaktion treffen zu können. Diese dienen zukünftig der Validierung von numerischen Modellen zur Entwicklung neuer Turbinentriebwerke.
