Zeitschrift Juni_2005_Version_AA_5 - Verein der ...

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12 Institute Dabei werden für die Detektierung der Strichdicke in einem Schnittflächenbild nicht nur das jeweilige Bild, sondern auch Informationen aus den jeweils benachbarten Bildern herangezogen. Damit erzielt man eine sowohl detaillierte, wie auch über die gesamte vorhandene Bildersequenz robuste, Strichdickenermittlung. Aus diesen Daten ist es nun wiederum möglich, die Strichdickenwerte entlang der gesamten Oberfläche im Mikrometerbereich zu vermessen. Institute Grundlegende der Informationen TU-Graz bezüglich der Strichdickenverteilung, wie beispielsweise die mittlere Strichdicke und deren Homogenität, sowie Vergleiche zwischen Ober- und Unterseite, werden errechnet. In Zukunft soll das Hauptaugenmerk auf eine dreidimensionale Analyse der Fasernetzwerkstruktur gelegt werden. Es wird dann auch möglich sein die einzelnen Fasern einer Papierprobe räumlich zu detektieren und ihren exakten Verlauf innerhalb des Papiers zu bestimmen. Basierend auf diesen Informationen wären die möglichen Einsatzgebiete nahezu unbeschränkt, man denke dabei beispielsweise an Analysen von mechanischen Festigkeiten, räumlicher Masseverteilung oder Kontaktflächen zwischen Fasern. M. Wiltsche, W. Bauer, M. Donoser www.ipz.tugraz.at Thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik In dieser ersten Ausgabe von Scale up wollen wir kurz einen Einblick in die Themengebiete des Institutes geben. Das Institut für Thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik wurde 1989 als eigenständiges Institut gegründet. Seit dieser Zeit steht das Institut unter der Leitung von o.Univ.Prof.Dipl.-Ing.Dr.techn.Dr.h.c. Rolf Marr. Zu unseren Forschungsschwerpunkten gehören verfahrenstechnische Grundoperationen wie Absorption, Destillation, Extraktion mit/ohne chemischer Reaktion. Dabei steht die Entwicklung und Planung von Verfahren oder Verfahrensstufe bzw. Pilotanlagen in den Kernbereichen von Grundoperationen und Umwelttechnik im Mittelpunkt.Die Entwicklung wird mit Partnern von der Planung (Basic Engineering) bis hin zur Inbetriebnahme verfolgt, wie z.B. bei den Biodieselanlagen in Österreich. Die Vielzahl der Vorort stehenden Anlagen in unserer Versuchshalle bietet die Möglichkeit der Nachbildung bestehender Anlagen (scale down) aber auch die Entwicklung und Planung neuer Anlagen (scale up). Virtuelle Anlagen – CAE/CFD-Simulationen Wie überall in der heutigen Zeit nimmt der Computer einen wesentlichen Stellenwert in Forschungsund Entwicklungsarbeiten ein. ckelt, bestehende Anlagen verbessert oder neu konzipiert wurden. Diese Entwicklung ist nicht weiter verwunderlich, wenn man bedenkt, dass wesentliche Modelle die im Laufe der Zeit für die Beschreibung von Stoffaustauschverfahren, chemischer Reaktionen und Kombinationen aus beiden mit herkömmlichen Mitteln nicht lösbar sind. Da die Auslegung von Verfahren nicht nur von Stoffparametern abhängig ist, werden seit einigen Jahren zusätzlich die Strömungsverhältnisse (Hydrodynamik) in Apparaten durch die Verwendung von Computational Fluid Dynamics (CFD) untersucht. Miniaturisierte Chemiefabriken - Mikroverfahrenstechnik CFD-Simulation eines Rotating Disc Contactors (Stillstand) Am Institut wird schon seit etwa zwei Jahrzehnten mit Simulationsprogrammen (z.B. Aspen) gearbeitet, wobei neue Verfahren entwi- Hochtechnologie auf kleinstem Raum, die sich im Bereich von einigen µm abspielt. Diese kleinen Dimensionen öffnen die Tür für Prozesse mit besonders hohen Anforderungen. Aus verschiedenen Apparaten, wie beispielsweise Reaktoren, Wärmetauschern, Mischern etc., deren Herzstücke durch winzige, funktionelle Mikrostrukturbausteine gebildet werden, können in der Mikroverfahrenstechnik komplette chemische Anlagen auf kleinstem Raum realisiert werden. Höhere Flexibilität, Selektivität, Ausbeute und Sicherheit gegenüber konventionellen Anlagen machen die Mikroverfahrenstechnik für zahlreiche Industriesparten interessant. Die Mikroverfahrenstechnik ist heute ein stark wachsender Zweig der www.vt-verein.at
Institute 13 Verfahrenstechnik und findet vielfältige Anwendung, sowohl im Labor als auch immer stärker in der Industrie. Reaktivabsorption Die Möglichkeiten der absorptiven Entfernung von SO 2 bzw. NO x wurde in den vergangenen Jahren im Zuge mehrerer Forschungsprojekte untersucht. Dafür stehen zwei Absorber für Stoffaustauschuntersuchungen zur Verfügung. Eine speziell entwickelte Mehrzweckkolonne ermöglicht, photochemische Reaktionen in vier unterschiedlichen Betriebsarten detailliert zu betrachten. Aktuell wird absorbiertes SO 2 bei Raumtemperatur durch Bestrahlung zu Schwefelsäure umgesetzt. Vorteil dieser Rauchgaswäsche ist die Erzeugung eines billigen, aber verkaufsfähigen Produktes. Die erreichbaren Schwefelsäurekonzentrationen betragen mehr als 90%. Größenvergleich Mikroextraktoreinheit - mit Schlüssel An unserem Institut wird seit drei Jahren intensiv im Bereich der Mikroverfahrenstechnik, im Besonderen an der Miniaturisierung von Schlüsseltechnologien der thermischen Trenntechnik geforscht. Die Forschungsschwerpunkte liegen dabei u.a. im Bereich der Flüssig/ Flüssig-Extraktion unterschiedlichster Ausgangsprodukte mit verschiedensten Lösungsmitteln, der Entwicklung geeigneter Separationsprinzipien für die effektive Phasentrennung nach dem Mischungsschritt der Extraktion, der Verdampfung und Destillation und der photochemisch aktivierten Gas/ Flüssig-Reaktionen in einem Mikrofallfilmabsorber. Die Idee photochemisch aktivierte Reaktionen auch in der Mikroverfahrenstechnik einzusetzen stammte aus einem früheren Forschungsprojekt - dem Einsatz von Ultraviolettstrahlung zur Beschleunigung von Reaktionen in der Absorption und Destillation. Blickpunkt Beim AIChE-Annual Meeting (American Institut of Chemical Engineering), einem der größten Chemieingenieurkongresse weltweit, waren wir letztes Jahr mit 10 Vorträgen vertreten. Auch dieses Jahr werden wir wieder interessante Forschungsergebnisse bei internationalen Kongressen präsentieren. Das Interesse der Industriepartner an der Verfahrenstechnik wird durch die Finanzierung einer zusätzlichen Professorenstelle eindrucksvoll unterstrichen. www.tvtut.tugraz.at Abwasserreinigung von Morgen Die Belastung kommunaler Abwässer mit biologisch schwer abbaubaren Substanzen wie Pestizide, Hormone, Antibiotika oder Waschmittelinhaltstoffe (Enzyme, Komplexbildner) stellen eine zunehmende Umweltbelastung dar. Geringste Konzentrationen können zu bleibenden Schäden an Flora und Fauna führen. Ausschnitt: Turbulenter Blasensäulenbetrieb im UV-Reaktor Gängige Reinigungsverfahren für schwer abbaubare Schadstoffe sind die Advanced Oxidation Processes oder kurz AOP’s genannt. Diese Verfahren funktionieren alle nach dem gleichem Prinzip. So genannte OH-Radikale ermöglichen in Kombination mit Sauerstoff einen vollständigen Abbau des Schadstoffes zu CO 2 , Wasser und NH 3 . Zur Generierung der OH-Radikale wird Ozon oder Wasserstoffperoxid eingesetzt und mit UV-Strahlung aktiviert. Der großtechnische Einsatz dieser Verfahren wird derzeit noch durch die Betriebskosten limitiert. Zukünftig wird durch neue Forschungsergebnisse und einer energetische Optimierung eine deutliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit dieser Prozesse erwartet, sodass AOP’s eine breitere Anwendungsmöglichkeit bieten. Überkritisches CO2 - Phasengleichgewichtsmessung Seit 1978 wird der Einsatz- und die Anwendungsgebieten von überkritischem Kohlendioxid erforscht. Grundlage der Hochdruckverfahrenstechnik ist, dass das komprimierte Fluid (CO 2 ) in einem Zustand vorliegt, der sich über dem kritischen Punkt der jeweiligen Substanz befindet. Im überkritischen Zustand spricht man von einem Fluid. Der Stoff ist weder flüssig, noch gasförmig. Die Extraktion mit komprimierten Gasen ist ebenso wie die Destillation oder die Extraktion unter Normaldruck ein Verfahren, das Phasengleichgewichte in einem System unter bestimmten thermodynamischen Zuständen zur Stofftrennung ausnützt. Trotz intensiver Forschung ist die Fülle der gewonnenen Gleichgewichtsdaten von Systemen mit komprimierten Gasen relativ gering, sodass es schon immer ein Bestreben war, Phasengleichgewichte qualitativ und quantitativ vorherzusagen. Phasengleichgewichtsdiagramm von Kohlendioxid
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Seite 21 und 22: Forschung 21 Diplomarbeiten - Disse
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