Forschungsaktivitäten der MVT - Themen für Belege & Diplomarbeiten -

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1 Forschungsaktivitäten der MVT - Themen für Belege & Diplomarbeiten - PD Dr.-Ing. habil. M. Stintz, Dr.-Ing. Frank Babick PVT-Seminar, 13. Oktober 2009

2 Fahrplan 1. Vorstellung der AG Mechanische Verfahrenstechnik 2. Partikel und Aggregate 3. Messmethoden 4. Belegthemen TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 2 von 22

3 Institut für Verfahrenstechnik & Umwelttechnik Chem. Verfahrenstechnik und Anlagent. Mechan. Verfahrenstechnik Verfahrensautomatis. Therm. Verfahrenstechnik und Umweltt. Prof. Lange Dr. habil. Stintz Prof. Klöden Prof. Mollekopf 3-Phasen- Reaktoren Monolithreaktoren katalyt. Reaktionen Partikelmesstech. Aersoltechnik Grenzflächenphänomene Fuzzy-Regelung Neuronale Netzwerke Empir. Prozessanalysis Absorption µ-wellentrocknung Verrottung Strömungssimulation TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 3 von 22

4 Arbeitsgruppe MVT Produkteigenschaften Dispersitätseigenschaften Kolloidale Suspensionen Modellieren Messen Normieren Aerosole Methodenentwicklung Sensorentwicklung TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 4 von 22

5 Forschungsthemen der MVT Partikelsensoren für Online-Applikationen z.b. spektrale Transmission für submikrone Partikel Methodologie der Partikelgrößenanalyse z.b. Dispergierung von Partikelagglomeraten Modellierung mechanischer Prozesse z.b. Deckschichtbildung bei der Querstromfiltration Grenzflächenphänomene z.b. Struktureffekte in kolloidalen Suspensionen TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 5 von 22

6 Forschungsaktivitäten Partikelmesstechnik - Methodologie und Standardisierung Charakterisierung disperser Systeme (Pulver, Aerosole, Suspensionen) Korrelation von Dispersitäts- mit Produkteigenschaften (Stabilität, Fließverhalten, ) und Prozessparametern (Durchfluss, Druck, ) Auswahl und Optimierung von Partikelmessmethoden Entwicklung von Online-Partikelsensoren Grenzflächenphänomene Modellierung mechanischer Prozesse (Agglomeration, Sedimentation) TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 6 von 22

7 Zentrum für Partikeltechnik/Granulometrie Bildanalyse Elektronenmikroskop (SEM) Lichtmikroskopie und Bildanalysesoftware Partikelgrößenanalyse in Suspensionen und Emulsionen Laserbeugung, Schallspektroskopie, Dynamische Lichtstreuung Sedimentation (Gravitation, Zentrifuge), Siebanalyse Optische Partikelzähler Partikelgrößenanalyse von Aerosolen Optische Partikelzähler Mobilitätsspektrometer Zetapotenzialmessung Strömungspotenzial, elektro-akustische Sonde Standardlabormesstechnik (Pulveranalyse, Rheometer etc.) TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 7 von 22

8 2. Partikel und Agglomerate TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 8 von 22

9 Größe und Struktur isolierte Partikel versinterte Partikel Partikelaggregate TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 9 von 22

10 Pyrogene Pulver pseudo-fraktale Aggregate (N agg = ) Polydispersität in Primärpartikelgröße Aggregationszahl Struktur Aggregatgröße Volumen? Masse? Schattenfläche???? TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 10 von 22

11 Bildung von pyrogener Kieselsäure (SiO 2 ) Pyrolyse: O 2 + SiCl 4 + 2H 2 SiO 2 +2HCl ballistic polymer. sintering crossover DLCA (D = 2.7) (D = 2 2.7) (D = 2 2.7) (D = 1.8) 0.1 nm 1 nm 10 nm 100 nm D.W. Schaefer, A.J. Hurd: Aerosol Sci. Techn. 12 (1990), TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 11 von 22

12 Pyrogene Oxide - Partikelstrukturen Abbildung von Kätzel (2007) Abbildung von Bedrich (2006) TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 12 von 22

13 Interessierende Partikelmerkmale Größe Form Struktur Zetapotenzial Wechselwirkung zu Oberflächen und anderen Partikeln TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 13 von 22

14 3. Einige Messmethoden TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 14 von 22

15 Lichtmikroskopie 355 µm TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 15 von 22

16 Elektronenmikroskopie TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 16 von 22

17 Dynamische Lichtstreuung Brownsche Bewegung kolloidaler Partikel Fluktuation des Streulichtes Streulicht Laser (kohärentes Licht) Zeit- oder Frequenzanalysis Größenbereich: 1 nm.. 3 µm Partikelkonzentrat n < 0,1 Vol.% TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 17 von 22

18 Spektrale Extinktionsmessung Extinktionskoeffizient nm 670 nm 875 nm Extinktionsverhältnis nm / 875 nm Messbereich Partikelgröße, µm Partikelgröße, µm Silica in Wasser TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 18 von 22

19 Schalldämpfungsspektroskopie Probe durchstimmbarer Schallwandler Empfänger Signalaufbereitung Schalldämpfung Signalerzeugung Signalinterpretation Frequenz TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 19 von 22

20 4. Belegthemen TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 20 von 22

21 Mögliche Themen Untersuchung der Agglomeratfestigkeit Entwicklung eines Niederdruckimpaktors zur Kennzeichnung feinster Aerosole Einfluss der Aggregatstruktur auf ihre hydrodynamischen Eigenschaften Agglomeratcharakterisierung mit Ultraschallspektroskopie Bestimmung der Partikelgröße mit uv/vis-spektroskopie Experimentelle Untersuchung der Ultraschallstreuung in Dispersionen Lehre Belege und Diplomarbeiten TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 21 von 22

22 Themenüberblick TU Dresden, Belegthemen an der MVT, Oktober 2009 Folie 22 von 22