Practical trainings, student assistants and theses

Experimental investigation of two-phase flow on fixed valve trays for distillation columns (Id 317)

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: Eye-Catcher Single Valve ©Copyright: Dr. Philipp WiedemannDistillation columns are used for the thermal separation of multicomponent mixtures in the chemical industry. Owing to increased energy supply from renewable sources a more flexible operation of such apparatuses is already demanded. However, enlarged over- and under load modes are challenging with respect to design, since a high separation efficiency needs to be attained anyway. Especially in case of fixed valve trays there are presently no reliable methods for estimating the influence of the tray design on the complex two-phase flow of liquid and vapor. Therefore, a current research project aims at detailed investigations of the two-phase flow at single valves in order to evaluate their performance.
Within the frame of a student internship experimental investigations will be carried out using an existing lab-scale test rig. The phase distribution around the valve will be measured by specifically developed sensors. Further, particle image velocimetry will be used to capture the flow field of the liquid phase. Subsequently, measured data will be used to quantify and model the momentum transfer from the gas inlets to the liquid phase. The results will be used in future developments of numerical models to predict the two-phase flow on such trays.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in chemical/process/energy/mechanical engineering
  • interest in experimental work
  • creativity
  • good written and oral communication skills in English and German

Conditions

  • start: from Oct. 2021
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Synthese und Charakterisierung von Chelatoren für das theranostische Radionuklidpaar 64Cu/67Cu (Id 315)

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: Bild_Bispidine ©Copyright: FWPDas wissenschaftliche Fachgebiet der Radiopharmazie, in enger Zusammenarbeit mit der Nuklearmedizin, beschäftigt sich unter anderem mit der Bildgebung und Therapie von verschiedenen Tumorerkrankungen, unter dem Einsatz radioaktiver Isotope verschiedener Elemente. Besonders moderne Ansätze der radiopharmazeutischen Wissenschaften bedienen sich so genannter "matched pairs". Darunter zu verstehen sind chemische Elemente, welche gleichermaßen Isotope für diagnostische und therapeutische Fragestellungen anbieten.
Im Rahmen eines Verbundprojektes mit einem Partner aus der regionalen Wirtschaft, soll das Radionuklidpaar 64Cu/67Cu untersucht und die Eignung einer speziellen Substanzklasse, als stabiler Komplexbildner und deren Vorbereitung für die Konjugation eines Biomoleküls, getestet werden.
Im Rahmen des Projektes sollen verschiedene, im Institut bereits bekannte Chelatoren synthetisiert und charakterisiert werden. Anschließend werden diese mit unterschiedlichen Einheiten modifiziert, um die spätere Konjugation von größeren Biomolekülen (Peptide, Antikörper etc.) vorzubereiten. Neben den theoretischen und praktischen Kenntnissen und Erfahrungen der organischen Chemie sind ebenfalls Aspekte der analytischen Chemie (NMR, MS, HPLC, IR) von hoher Relevanz. Bei erfolgreicher Synthese und Charakterisierung der Zielverbindungen, sollen diese testweise mit zur Verfügung stehenden Vektormolekülen funktionalisiert und radiomarkiert werden.

Department: Radionuclide Theragnostics

Contact: Reissig, Falco

Requirements

  • Studium der Chemie oder eines artverwandten Studiengangs
  • Kenntnisse und praktische Fähigkeiten in der organischen Chemie und zielführenden, mehrstufigen Synthese von Molekülen
  • Interesse an der Mitarbeit in einem national führenden Forschungszentrum, welches sich durch Interdisziplinarität auszeichnet

Conditions

  • Beginn ist nach Absprache ab sofort möglich
  • Dauer der praktischen Tätigkeit von mindestens 10 Wochen
  • Vergütung erfolgt nach internen HZDR-Regelungen

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Modelling and Simulation of a Power-to-Gas process with ASPEN (Id 310)

Master theses / Diploma theses

Das Institut für Fluiddynamik des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) beschäftigt sich unter anderem mit Fragen der Modellbildung und Simulation von verfahrenstechnisch eng gekoppelten Power-to-X-Systemen bestehend aus den Teilprozessen Hochtemperaturelektrolyse (Solid Oxide Electrolyzer Cells) und heterogen katalysierten Syntheseprozessen von Energieträgern der Zukunft (Methan, Methanol, usw.) unter stofflicher Nutzung anthropogener Kohlenstoffdioxidemissionen und regenerativ produziertem Strom. Mit Hilfe der Software Aspen Plus soll ein Prozessmodell des Sabatier-Prozesses zur Herstellung von Methan aus CO2 und H2 samt vorgeschalteter Hochtemperaturelektrolyse und aller relevanten peripheren Prozesskomponenten (Wärmetauscher, Kompressoren, Verdampfer, usw.) entwickelt werden.

Zur Realisierung dieser Aufgabe bietet die Abteilung Experimentelle Thermofluiddynamik für Studenten der unten genannten Studiengänge studienbegleitende Tätigkeiten zur beschriebenen Thematik an. Die Voraussetzung ist die Anfertigung einer Diplom- oder Masterarbeit.

Folgende Teilarbeiten sind durchzuführen:

  • Ausführliche Literaturrecherche zu den nachfolgenden Teilaufgaben,
  • Entwicklung eines stationären Prozessmodells einer Hochtemperaturelektrolysezelle samt relevanter Peripherie in Aspen Plus,
  • Entwicklung eines stationären Prozessmodells der Methanisierung von H2 und CO2 (Sabatier-Prozess) samt relevanter Peripherie in Aspen Plus,
  • Kombination beider Teilprozesse unter Berücksichtigung geeigneter Schnittstellen zu weiteren Prozessschritten,
  • Simulation und Validierung beider Teilprozesse und des Gesamtprozesses anhand von Literaturdaten.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Fogel, Stefan

Requirements

  • Student(in) der Studiengänge Wirtschaftsingenieurwesen, Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Energietechnik, Maschinenbau oder ähnlicher fachlicher Ausrichtung,
  • Idealerweise Erfahrungen/Kenntnisse in verfahrenstechnischer Modellierung in Aspen Plus,
  • Sorgfältige und selbstständige Arbeitsweise,
  • Freude an der wissenschaftlichen Arbeit.

Conditions

Bearbeitungszeit: 6 Monate (Beginn ab sofort möglich)

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CFD simulation of gas-liquid flow in tray columns (Id 304)

Master theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: Eye-Catcher ColTray-CFD ©Copyright: Sesi Preetam KotaTray columns are used for thermal separation of multicomponent mixtures in the chemical industry. Owing to increased energy supply from renewable sources a more flexible operation of such apparatuses is already demanded. However, enlarged over- and underload modes are challenging with respect to design. Basically, computational fluid dynamics provide a powerful support by predicting the complex two-phase flow on the tray. Nevertheless, further developments are particularly needed for valve trays in order to reliably simulate macroscopic flow scenarios.
Within the frame of a current research project we offer a student internship position for further development of a multi-phase CFD set-up that maps the individual gas inlets by point-like mass and momentum sources. Special focus is put on the influence of different valve geometries and experimental data is available from parallel student projects.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in chemical/process/energy/mechanical/computational engineering
  • substantiated knowledge in the field of CFD, preferably OpenFOAM
  • creativity
  • good written and oral communication skills in English and German

Conditions

  • start: from Nov. 2021
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Organisch-chemische Synthese neuer Radioliganden für die Diagnostik und Therapie von Krebserkrankungen (Id 295)

Student practical training / Master theses / Diploma theses

Wir beschäftigen uns mit der Entwicklung von PET-Radiotracern, die Rezeptoren im Tumormikromilieu (TME = tumor microenvironment) für die Diagnostik und Therapie von Krebs sichtbar machen. Dazu werden geeignete tumoraffine Leitstrukturen identifiziert (niedermolekulare organische Moleküle, Peptide und Peptidomimetika), synthetisiert und mit einem geeigneten Radionuklid kovalent (z.B. Fluor-18, Iod-123) oder über einen Chelator (z.B. Gallium-68, Lutetium-177) markiert. Diese Radioliganden werden in vitro an Tumorzelllinien und in vivo im Tiermodell hinsichtlich einer Anwendung in der Nuklearmedizin getestet. Langfristiges Ziel ist die Translation der entwickelten Radiotracer in die Klinik als Diagnosewerkzeug (PET/CT) oder nach Markierung mit einem Beta- oder Alphastrahler für die Endoradiotherapie von Tumorerkrankungen.
Im Rahmen eines Studentenpraktikums oder einer Abschlussarbeit (Bachelor/Master/Diplom) sollen organische Wirkstoffmoleküle synthetisiert und für eine anschließende radiochemische Markierung modifiziert werden. Die neuen Radioliganden werden dann biologisch in vitro und in vivo untersucht.

Department: Translational TME Ligands

Contact: Dr. Stadlbauer, Sven

Requirements

  • Studium der Chemie mit abgeschlossenem Bachelor
  • Gute Noten in organischer Synthesechemie
  • Fähigkeit sich in ein interdisziplinäres Wissenschaftler-Team einzugliedern
  • Bereitschaft zum Umgang mit Radioaktivität
  • Gute Kenntnisse der deutschen und englischen Sprache

Conditions

  • Beginn nach Absprache jederzeit möglich
  • Praktikumsdauer mindestens 8 Wochen, mit möglichst täglicher Anwesenheit (keine wiss. Hilfskräfte)
  • Vergütung erfolgt nach HDZR-Richtlinien

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Nonlinear characterization of horizontal gas-liquid flows (Id 266)

Master theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: Nonlinear characterization of horizontal gas-liquid flows ©Copyright: Dr. Philipp WiedemannHorizontal gas-liquid flows occur in a variety of processes in energy and process engineering. According to the type of fluids, operating conditions and geometrical aspects different flow patterns are observed. These can be identified successfully by means of online monitoring systems when using appropriate measurement techniques and data processing algorithms.
Within the frame of an internship further investigations will focus on the predictability of the future development of the flow patterns on the basis of currently measured data. For that purpose, methods for characterizing nonlinear systems shall be realized as Matlab-scripts and applied to available data. Finally, the results are expected to be evaluated.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in mathematics/physics/engineering
  • interest in applying sophisticated mathematical methods to engineering problems
  • experiences in signal processing and nonlinear systems as well as using Matlab are beneficial
  • good written and oral communication skills in English and German

Conditions

  • start: from Okt. 2021
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Investigation of the flow behavior of fluidized particles by means of coupled CFD-DEM simulations (Id 253)

Master theses / Diploma theses / Compulsory internship

Foto: CFD-DEM fluidized bed ©Copyright: Dr. Philipp WiedemannFluidized beds are widely applied in process plants of pharmaceutical, food and chemical industries. Due to the complex flow structure optimization of such devices and process control is usually supported by simulations. However, since it is not feasible to resolve all spatial and temporal scales within a single simulation environment, large-scale simulations require reliable sub-models in order to account for small-scale phenomena correctly.
Therefore, the macroscopic flow properties of fluidized particles will be investigated by means of CFD-DEM simulations within the frame of an internship. Research will focus on the influence of different particle size distributions. The results shall lead to enhanced insight into the complex gas-solids-interaction of fluidized beds and will be incorporated into future developments.

Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics

Contact: Dr. Wiedemann, Philipp

Requirements

  • studies in chemical/mechanical/process/computational engineering
  • substantiated knowledge in the field of CFD, preferably OpenFOAM
  • interest in multiphase flow phenomena
  • good written and oral communication skills in English and German

Conditions

  • start: from Oct. 2021
  • scope of work: up to 6 months (according to study regulations)
  • working in a multi-disciplinary team
  • remuneration according to HZDR internal regulations

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Materialien für Solarkraftwerke (Id 241)

Bachelor theses / Master theses / Diploma theses

Foto: solarthermisches Turmkraftwerk ©Copyright: @AbengoaTurmkraftwerke stellen die neueste Generation von Anlagen zur solarthermischen Elektroenergieerzeugung dar. Extrem konzentriertes Sonnenlicht wird dabei auf einen zentralen Absorber gerichtet, der die Wärme auf eine Wärmeträgerflüssigkeit überträgt (s. Foto). Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Turmkraftwerken soll die Arbeitstemperatur von derzeit maximal 550°C deutlich erhöht werden. Dafür sollen werkstoffwissenschaftliche Lösungen weiter verfolgt werden, die im Rahmen eines EU-RISE-Projektes entwickelt wurden.

Als Themen für Graduierungsarbeit werden

i) die Optimierung von optischen und elektrischen Schichteigenschaften
ii) die Verbesserung der Schichthaftung auf Hochleistungslegierungen und
iii) die Komplettierung eines neuen Schichtsystems angeboten.

Zur Charakterisierung der untersuchten Materialien stehen modernste in situ und ex situ Analysemethoden zur Verfügung.

Department: Nanocomposite Materials

Contact: Dr. Krause, Matthias

Requirements

1. Studium der Werkstoffwissenschaften, Physik oder Chemie mit überdurchschnittlichen Leistungen (Notendurchschnitt ≤ 2.0)
2. Interesse und Freude an experimenteller wissenschaftlicher Arbeit
3. Grundkenntnisse in Programmierung und sicherer Umgang mit Büro- und wissenschaftlicher Software
4. Fachkundige Englischsprachkenntnisse

Conditions

internationale Forschungsumgebung, ortsübliche Aufwandsentschädigung

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