Practical trainings, student assistants and theses
Liquid flow characterization on distillation column trays
Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Distillation is highly important in chemical process industries, as 95% of the worldwide separations use this technology in large industrial columns. Increasing energy costs and higher awareness for environmental concerns motivate towards the optimization of the performance of tray columns. Flow and mixing patterns in the tray columns have strong influence on their separation performance. Plug flow is considered ideal, while any deviations from plug flow are referred as non-idealities that are detrimental to the tray efficiency.
Mathematical models are used to assess the flow patterns and predict the tray efficiency. For this purpose, precise identification of the flow patterns and the hydraulic parameters at high spatio-temporal resolution is a prerequisite. An in-house developed sensor specifically designed for the cross-flow trays will be used in three-dimensional framework. Proper sensor calibration and data processing is essential for the accuracy of the measurements. Further, the flow visualization and determination of the hydraulic parameters need to be achieved through MATLAB scripts.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Vishwakarma, Vineet
Requirements
1. Academic studies in chemical engineering, process engineering or similar field, with reasonable understanding of mathematics and distillation columns.
2. Enthusiasm for experimental work, with good interpersonal skills.
3. Programming skills: MATLAB.
Conditions
The candidate can start at the earliest. The duration of the project can be up to 6 months. The candidate will be invited for interview and discussion, or may be asked to give a short presentation before the selection.
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Bioleaching of polymetallic sedimentary ore
Master theses
At the Helmholtz -Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) special effects of bioleaching in polymetallic sedimentary deposits with different mineral structure will be investigated in the framework of an industrial research project. In a first stage, the microbial population in the original formation should be determined. The microorganisms in samples of both ore and formation water are identified by DNA isolation and 16S rDNA sequencing. Bioinformatics enable to conclude from the sequencing results to potential enzymes, in particular, oxidoreductases for the catalysis of oxidative leaching effects
Leaching experiment for simulating the in-situ recovery of metals result in samples of the (metal-bearing) leach solution and of the remaining ore. These samples will be systematically investigated by the use of DNA fingerprint techniques and 16S rDNA sequencing to identify changes caused by bioleaching.
Detailed work tasks include:
- DNA isolation
- DNA fingerprints
- 16S rDNA sequencing
Department: Processing
Contact: Dr. Kutschke, Sabine, Dr. Pollmann, Katrin
Requirements
- Master program of biology or similar
- Pleasure to work in a microbial laboratory
- Knowledge of English is requested
- Willingness to work with samples with weak natural radioactivity
Conditions
Place of work will be Dresden-Rossendorf.
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Interaction of desferrioxamine B and E with metal ions in competitive environment
Master theses
Project description
The lanthanides and other strategic elements such as Ga, In, Ge are very important for securing future energy needs as well as supply to the high-tech industry. There are no ores for such metals and these metals are always recovered as a by-product from the mining operations of other metals. Thus, it is important to recover these metals from secondary resources such as industrial wastewaters.
The challenge in the recovery of strategic metals from the wastewaters is the presence of other “unwanted” metals or contaminants. Thus, a highly selective ligand is required. Siderophores are highly selective towards Fe3+ and due to similar ionic radius, their selectivity is extended to Ga3+ as well as In3+. However, the selectivity of siderophores towards other lanthanides individually as well as in competitive environment is not known. These finding are very important to develop a process for the recovery of the strategic elements.
Working plan
The work plan will involve analyzing the interaction of strategic metal individually and in competition with desferrioxamine B and E siderophores. The interaction will be studied by means of high performance liquid chromatography (HPLC), mass spectrometry (MS), isothermal titration calorimetry (ITC) experiments, infrared spectroscopy and density functional theory calculations (DFT). The student will have an opportunity to work and gain expertise on 3-4 of the above mentioned techniques.
Institute: Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology
Contact: Dr. Jain, Rohan, Dr. Pollmann, Katrin
Requirements
The student should have microbiology, chemistry, civil or environmental engineering background. The student should be able to communicate in English.
Conditions
Place of work will be in Dresden-Rossendorf.
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Entwicklung eines digitalen Lock-in-Verstärkers auf FPGA-Basis
Student practical training
Das Prinzip des Lock-In-Verstärkers erlaubt es empfindliche Messgeräte zu realisieren. Im vorliegenden Projekt soll die Umsetzung auf Basis digitaler Signalverarbeitung im FPGA erfolgen. Dabei sollen u.a. Erfahrungen bezüglich erreichbarer Performance und des nötigen Implementierungsaufwandes gewonnen werden.
Institute: Department of Research Technology
Contact: Lange, Bert
Requirements
- Studium der Elektrotechnik oder Informatik
- Interesse an digitaler Signalverarbeitung
- Grundkenntnisse im Einsatz von FPGAs
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Entwicklung einer Methode zur Quantifizierung von Bakteriophagen mit Hilfe der Durchflusszytometrie
Master theses
Das Phagen-Display ist eine seit einigen Jahren etablierte biotechnologische Methode, mit deren Hilfe spezifisch bindende kurze Peptide für verschiedenste Targets in Medizin, Pharmazie, Forschung und neuerdings auch für die Ressourcentechnologie identifiziert werden. Zur Wiedergewinnung strategisch wichtiger chemischer Elemente aus wässrigen Strömen verwenden wir kommerzielle Phagenbibliotheken, aus denen in einem Biopanning genannten, mehrstufigen Prozess spezifisch an diese Targets bindende Phagen selektiert und nachfolgend deren Peptidmotive zur Entwicklung anwendungstauglicher Materialien für Biosorptions- und Bioflotationsprozesse synthetisiert werden. Zur Optimierung dieser neu etablierten Technologieplattform soll eine alternative zeit- und materialschonende Methode zur Quantifizierung der Bakteriophagen etabliert werden.
Arbeitsplan:
• Einarbeitung in die Phagen-Display-Technik
• Testung spezifischer, fluoreszenzmarkierter Phagenantikörper und alternativer Fluorophore
• Etablierung und Optimierung eines Methodenprotokolls zur Quantifizierung phageninfizierter Escherichia coli Zellen mit Hilfe der Durchflusszytometrie
Institute: Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology
Contact: Dr. Matys, Sabine, Dr. Pollmann, Katrin
Requirements
Hochschulstudium eines naturwissenschaftlichen Faches mit biologischer, chemischer oder biochemischer Ausrichtung
Conditions
Arbeitsort: Dresden-Rossendorf
Wir bieten:
• mehrjährige Expertise auf dem Gebiet des Phagen-Displays
• moderne Labor- und Geräteausstattung
• motivierende, angenehme Arbeitsatmosphäre
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Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern aus tomographischen Bilddaten mittels Kreuzkorrelation
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Am Institut für Fluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sind zahlreiche Messverfahren für die Untersuchung von Mehrphasenströmungen entwickelt worden. Eines davon ist die ultraschnelle Elektronenstrahl-Röntgen-Computertomographie, welche mit Aufnahmeraten von bis zu 8000 Bildern pro Sekunde eine dedizierte Aufklärung von Strömungsstrukturen erlaubt. Aufgrund der quasi simultanen Aufnahme von Bilddaten aus zwei Messebenen ergibt sich zudem die Möglichkeit, axiale Geschwindigkeiten zu bestimmen, wofür üblicherweise Kreuzkorrelationsverfahren verwendet werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Möglichkeiten dieser Methodik in Hinblick auf die Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in verschiedenen Strömungsszenarienn analysiert werden.
Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:
• Studie zu verschiedenen Varianten der Kreuzkorrelation
• Simulation verschiedener Szenarien und Bewertung der Genauigkeit
• Übertragung der Ergebnisse auf reale Messungen
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Bieberle, Martina
Requirements
• Studium der Informatik, Mathematik oder einer Ingenieurwissenschaft
• Interesse an Messverfahren und Datenanalyse
• Selbständiges Arbeiten
Conditions
Bearbeitungszeit 4 bis 6 Monate
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Development of catalysts for chirality-selective single-walled carbon nanotube synthesis
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
The thesis will be carried out in cooperation of Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, TU Chemnitz and the Micro and Nanosystem group of ETH Zürich.
A major challenge for single-walled carbon nanotube (SWCNT) application in information technology, microelectronics and medicine represents chirality-selectivity. Among different synthesis methods for SWCNTs, catalytic CVD is the most promising one, because it provides high yields and mass-production ability. Moreover, lower process temperatures compared to laser ablation and arc discharge improve the selectivity. Predefined catalysts synthesized by physical vapor deposition (PVD) circumvent the exhausting optimization of parameters for in situ catalyst formation and enable the control of catalyst morphology and microstructure. In this thesis, catalysts for diameter- and chirality-selective growth of single-walled carbon nanotubes shall be developed and used for CVD growth of SWCNTs. State of the art characterization methods like Raman mapping, scanning and transmission electron microscopy and atomic force microscopy will be used for catalyst and nanotube characterization.
Links: http://dx.doi.org/10.1039/c5nr06972f
Department: Nanocomposite Materials
Contact: Dr. Krause, Matthias
Requirements
1. Study of physics, chemistry or materials science with above-average grades (≤ 2.0)
2. Interest and joy in experimental scientific work
3. Programming and data processing skills
4. Fluent English
Conditions
Starting date: 1st November 2017 (earliest), international research environment, payment of allowance
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Germanium-Gewinnung aus niedrig konzentrierten sulfatischen Lösungen mittels Solventextraktion
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Das r4-Projekt "Theisenschlamm" beschäftigt sich mit der Aufarbeitung des gleichnamigen Produktionsrückstands der ehemaligen Kupferschieferverhüttung in der Region Mansfeld. Dieses Material enthält neben größeren Mengen Zink und Blei auch wirtschaftsstrategische Elemente, wie z.B. Germanium. Im Rahmen des Projektes erfolgt dafür im ersten Schritt eine Laugung des Theisenschlamms. Weiterführend soll die Möglichkeit der Gewinnung von Germanium aus der Laugungslösung mittels Solventextraktion untersucht werden.
In der Arbeit sind dafür das Extraktionsverhalten bei einer Germanium-Konzentration von 150 mg/L für verschiedene Extraktionsmittel (z.B. Kelex 100, LIX 63, LIX 63 + D2EHPA + M2EHPA) sowie der Einfluss von Modifiern (z.B. n-Octanol, 2-Ethylhexanol) zu vergleichen. Dabei spielen u.a. die pH-Wert-Abhängigkeit und die Extraktionsmittel- bzw. Modifier-Konzentration eine Rolle. Außerdem ist die Selektivität für geringe Germanium-Konzentrationen (5 – 10 mg/L) in Anwesenheit von Störelementen (z.B. Zink, Eisen(III), Kupfer) zu untersuchen. Diese Experimente sollen im ersten Schritt in 5 mL Tubes durchgeführt und im Anschluss die optimalen Parameter im Becherglasmaßstab (200 mL) verifiziert werden. Hinsichtlich der Rückextraktion in eine wässrige Phase sind zum einen das Strippverhalten von Germanium sowie die Möglichkeit des Scrubbings von co-extrahierten Elementen mit verschiedenen wässrigen Lösungen (z.B. HCl, H2SO4, NaOH) zu charakterisieren. Weiterhin sind für das vielversprechendste Extraktionssystem Extraktionsisothermen zu erstellen und die Möglichkeit der Germanium-Anreicherung in der organischen Phase zu untersuchen. Dafür können sowohl die Variation des Phasenverhältnisses zwischen wässriger und organischer Phase als auch die Methode der mehrfachen Kontaktierung der Organik mit frischer wässriger Phase angewendet werden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen soll die Germanium-Extraktion in einer Mixer-Settler-Anlage erprobt werden.
Der Arbeitsumfang kann entsprechend den Vorgaben für eine Studien-, Bachelor-, Master- oder Diplomarbeit angepasst werden.
Department: Metallurgy and Recycling
Contact: Helbig, Toni, Prof. Dr. Scharf, Christiane
Requirements
- Study programme in the fields of process engineering, industrial chemistry, metallurgy or similar courses of studies
- Basic knowledge about metallurgical processes, especially solvent extraction, is favourable
- Basic knowledge in conducting experimental investigations in laboratories as well as the scientific interpretation
- Ability to work independently
Conditions
- Start: November 1st, 2017 (earliest)
- Place of work: Freiberg
- Paid according to HZDR guidelines
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Analytische und numerische Vorhersage von magnetohydrodynamischen Grenzflächeninstabilitäten in Flüssigmetallbatterien
Master theses / Diploma theses / Research Assistant
Der vermehrte Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland erfordert mit zunehmender Wichtigkeit die Integration effizienter stationärer Netzspeicher, da Solar- und Windenergie wetterbedingt stark fluktuieren. Adäquate Netzspeicher sollten in der Lage sein, möglichst kostengünstig überschüssige Energie punktuell zu speichern und nach Bedarf wieder in das Stromnetz zu speisen. Ein vielversprechender Kandidat für diese Anforderungen sind Flüssigmetallbatterien. Flüssigmetallbatterien bestehen aus zwei flüssigen Metallen (z. B. Na, Bi), welche durch einen ebenso flüssigen Elektrolyten (z. B. NaCl) getrennt sind. Alle drei Phasen schwimmen übereinander. Beim Entladen gibt das Na ein Elektron ab, wandert als Ion durch den Elektrolyten und legiert mit dem unteren Metall zu NaBi.
Um Flüssigmetallbatterien kostengünstig betreiben zu können, müssen sie möglichst groß gebaut werden. Dadurch werden sie jedoch anfällig für diverse Strömungsinstabilitäten wie thermischer Konvektion oder Elektrowirbelströmungen, welche den sicheren Batteriebetrieb gefährden und im schlimmsten Fall zum Aufreißen des Elektrolyten (Kurzschluss) führen können.
Als besonders signifikant haben sich in den letzten Jahren Grenzflächeninstabilitäten in den Elektrolyt-Metall Grenzflächen herauskristallisiert, welche von magnetohydrodynamischen Wechselwirkungen getrieben werden und rotierende Grenzflächenwellen in der Batterie anregen (siehe Abbildung).
Im Rahmen dieser Master- oder Diplomarbeit sollen die einzelnen destabilisierenden Mechanismen, je nach Neigung des Bewerbers, analytisch und/oder numerisch erfasst und quantifiziert werden, um Stabilitätskriterien zur Gewährleistung der Betriebssicherheit von Flüssigmetallbatterien abzuleiten. Dafür sollen mathematische Werkzeuge der linearen Stabilitätsanalyse sowie störungstheoretische Methoden zum Einsatz kommen.
Konkret können eine oder mehrere der folgenden Aufgaben in Angriff genommen werden:
- Durchführung linearer Stabilitätsanalysen auf bereits bekannte Differentialgleichungen formuliert in verschiedenen Näherungen
- Entwicklung oder Weiterentwicklung neuer analytischer Modelle zur effizienten Beschreibung von Grenzflächeninstabilitäten
- Analytische Beschreibung der Grenzflächenkopplung in mechanisch angeregten drei-Schicht-Systemen zum experimentellen Vergleich (Ansatz bereits vorhanden)
- Optimierung der elektrischen Randbedingungen zur Stabilisierung der Batterie unter Verwendung von Variationsrechnungen oder Simulationen
- Durchführung numerischer Parameterstudien
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Horstmann, Gerrit Maik, Dr. Weier, Tom
Requirements
- Studium im Bereich Physik, Mathematik oder Maschinenbau mit theoretischem Hintergrund und guten bis sehr guten Noten
- Kenntnisse der (theoretischen) Strömungsmechanik und idealerweise Grundkenntnisse der Elektrodynamik
- Ausgeprägte analytische Fähigkeiten und Spaß an komplexen Aufgabenstellungen
- Vertrauter Umgang mit der Vektoranalysis
- Programmierkenntnisse (Python, Matlab, C++, etc.)
- Kenntnisse von Lösungsmethoden elliptischer und hyperbolischer Differentialgleichungen von großem Vorteil
Erfahrungen in einem der folgenden Bereiche wünschenswert, jedoch keine Voraussetzung:
- Methoden der linearen Stabilitätsanalyse
- Potentialtheorie
- Flachwassertheorie
- Euler-Lagrange Optimierungen (analytische Mechanik)
Conditions
Beginn: ab sofort
Dauer: >= 6 Monate
- Gute Betreuung von der intensiven Einarbeitung bis hin zur Verfassung der Abschlussarbeit
- Vergütung
- Angenehmes kollegiales Umfeld
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Experimentelle Untersuchung der hydrodynamischen Kopplung von Grenzflächenwellen in einem 3-Fluid System zur Analyse von Grenzflächeninstabilitäten in Flüssigmetallbatterien
Master theses / Diploma theses / Research Assistant
Der vermehrte Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland erfordert mit zunehmender Wichtigkeit die Integration effizienter stationärer Netzspeicher, da Solar- und Windenergie wetterbedingt stark fluktuieren. Adäquate Netzspeicher sollten in der Lage sein, möglichst kostengünstig überschüssige Energie punktuell zu speichern und nach Bedarf wieder in das Stromnetz zu speisen. Ein vielversprechender Kandidat für diese Anforderungen sind Flüssigmetallbatterien. Flüssigmetallbatterien bestehen aus zwei flüssigen Metallen (z. B. Na, Bi), welche durch einen ebenso flüssigen Elektrolyten (z. B. NaCl) getrennt sind. Alle drei Phasen schwimmen übereinander. Beim Entladen gibt das Na ein Elektron ab, wandert als Ion durch den Elektrolyten und legiert mit dem unteren Metall zu NaBi.
Um Flüssigmetallbatterien kostengünstig betreiben zu können, müssen sie möglichst groß gebaut werden. Dadurch werden sie jedoch anfällig für diverse Strömungsinstabilitäten wie thermischer Konvektion oder Elektrowirbelströmungen, welche den sicheren Batteriebetrieb gefährden und im schlimmsten Fall zum Aufreißen des Elektrolyten (Kurzschluss) führen können.
Als besonders signifikant haben sich in den letzten Jahren Grenzflächeninstabilitäten in den Elektrolyt-Metall Grenzflächen herauskristallisiert, welche von elektromagnetischen Wechselwirkungen in der Batterie getrieben werden. Dieses Phänomen ist weitläufig bekannt aus Aluminium-Reduktionszellen, welche aus zwei flüssigen Phasen (Kryolith und Aluminium) bestehen. In Flüssigmetallbatterien sind jedoch zwei Grenzflächen (drei Phasen) vorhanden, welche stark gekoppelt sein können und dann miteinander wechselwirken. Diese Wechselwirkungen können schließlich weitreichenden Einfluss auf die Systemstabilität haben.
Im Rahmen dieser Master- oder Diplomarbeit soll speziell diese hydrodynamische Wechselwirkung gekoppelter Grenzflächenwellen experimentell, unter Verwendung eines rein mechanischen Batteriemodells, untersucht werden.
Ein experimenteller Aufbau ist bereits vorhanden, bestehend aus einem optisch zugänglichen Plexiglaszylinder, der mit drei nicht mischbaren Flüssigkeiten befüllt wird, um ein stabiles drei-Schicht-System auszubilden. Unter Verwendung eines Schütteltischs (siehe Abbildung), welcher kontrollierbare Kreisbewegungen ausführt, können eben jene Grenzflächenwellen angeregt werden, die auch in Flüssigmetallbatterien entstehen. Ultrasonic Doppler Velocimetry (UDV) Sensoren wurden integriert und dienen zur präzisen Vermessung von Auslenkung und Geschwindigkeit beider Grenzflächen.
Konkret beinhaltet diese Arbeit folgende Aufgaben:
- Vermessung der Amplitudenverhältnisse, Kreisfrequenzen sowie Abklingraten der gekoppelten Grenzflächenwellen mittels UDV in Abhängigkeit diverser Systemparameter
- Entwicklung von Auswertungsverfahren zur verbesserten Rekonstruktion der Grenzflächenwellen
- Weiterentwicklung des Experiments
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Horstmann, Gerrit Maik, Dr. Weier, Tom
Requirements
- Studium im Bereich Physik, Maschinenbau, Verfahrenstechnik oder ähnlicher fachlicher Ausrichtung
- Experimentelles Geschick und Spaß am experimentellen Arbeiten
- Erste Erfahrungen mit gängigen Programmiersprachen wie Python, Matlab o. ä.
- Idealerweise Vorkenntnisse der Ultrasonic Doppler Velocimetry
- Kenntnisse der Strömungsmechanik oder im Speziellen der Wellentheorie von Vorteil
Conditions
Beginn: ab sofort
Dauer: >= 6 Monate
- Gute Betreuung von der Einarbeitung bis hin zur Verfassung der Abschlussarbeit
- Vergütung
- Angenehmes kollegiales Umfeld
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Modellierung und Simulation des dynamischen Betriebsverhaltens eines tubularen Hochtemperaturelektrolyseurs zur Wasserstoffproduktion
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship
Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Entwicklung eines tubularen Hochtemperatur-Dampfelektrolyseurs mit integrierter Kohlenwasserstoffsynthese soll mit Hilfe
der kommerziellen Software MATLAB Simulink das dynamische Betriebsverhalten einer SOEC (Solid Oxide Electrolyzer Cell) charakterisiert werden. Neben der Erstellung
des grundlegenden dynamischen Modells der SOEC sind Untersuchungen zum Einfluss fluktuierender Eingangsgrößen (Prozessgase, Stromversorgung, usw.) auf das
Betriebsverhalten des Elektrolyseurs durchzuführen.
Zur Realisierung dieser Aufgaben bietet die Abteilung Experimentelle Thermofluiddynamik für Studenten der unten genannten Studiengänge studienbegleitende Tätigkeiten
zu einer praxisnahen und forschungspolitisch relevanten Thematik an. Die Anfertigung von Beleg-, Diplom- oder Masterarbeiten ist erwünscht.
Mögliche Aufgabenfelder sind dabei:
• Erstellung des dynamischen Modells eines Dampfelektrolyseurs mit Hilfe der Software MATLAB Simulink
• Simulation des dynamischen Betriebsverhaltens des Dampfelektrolyseurs
• Sensitivitätsanalyse des dynamischen Verhaltens hinsichtlich ausgewählter Betriebsparameter
• Untersuchung des Einflusses stark fluktuierender Lastprofile
• Entwicklung eines Instrumentierungskonzepts und Identifizierung relevanter Messstellen auf Basis der durchgeführten Simulationen
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Fogel, Stefan
Requirements
• Student(in) der Studiengänge Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Energietechnik, Maschinenbau oder ähnlicher fachlicher Ausrichtung.
• Sorgfältige und selbstständige Arbeitsweise.
• Freude an der wissenschaftlichen Arbeit.
Conditions
Bearbeitungszeit 4 - 6 Monate.
Beginn ab sofort.
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Stationäre Simulation des elektrischen Betriebsverhaltens und des Stoff- und Wärmetransportes eines tubularen Hochtemperaturelektrolyseurs zur Wasserstoffproduktion
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship
Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Entwicklung eines tubularen Hochtemperatur-Dampfelektrolyseurs mit integrierter Kohlenwasserstoffsynthese soll mit Hilfe
der kommerziellen Software COMSOL Multiphysics das stationäre Betriebsverhalten einer SOEC (Solid Oxide Electrolyzer Cell) charakterisiert werden. Dabei sind Arbeiten
zur Kombination von Simulationsmodellen sowie Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Parameter, wie z.B. der Zellgeometrie, den Materialeigenschaften, der
Betriebstemperatur und der Gasdurchsatzraten auf das Betriebsverhalten der Zelle durchzuführen.
Zur Realisierung dieser Aufgaben bietet die Abteilung Experimentelle Thermofluiddynamik für Studenten der unten genannten Studiengänge studienbegleitende Tätigkeiten
zu einer praxisnahen und forschungspolitisch relevanten Thematik an. Die Anfertigung von Beleg-, Diplom- oder Masterarbeiten ist erwünscht.
Mögliche Aufgabenfelder sind dabei:
• Erweiterung des bestehenden dreidimensionalen Geometriemodells eines tubularen Dampfelektrolyseurs mit COMSOL Multiphysics
• Kombination der stationären Simulationsmodelle für das elektrische Betriebsverhalten und den Stoff- und Wärmetransport des Elektrolyseurs
• Implementierung eines Modells zur Stoffwandlung innerhalb der Synthesezone des Apparates
• Untersuchung des stationären Betriebsverhaltens des Apparates hinsichtlich betriebsrelevanter Parameter (Durchsatzraten, Betriebstemperaturen, Materialeigenschaften, etc.)
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Fogel, Stefan
Requirements
• Student(-in) der Studiengänge Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Energietechnik, Maschinenbau oder ähnlicher fachlicher Ausrichtung.
• Sorgfältige und selbstständige Arbeitsweise.
• Freude an der wissenschaftlichen Arbeit.
Conditions
Bearbeitungszeit 4 - 6 Monate.
Beginn ab sofort.
Online application
Please apply online: english / german
Case study on the impact of flow non-idealities on the separation efficiency of tray columns
Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Distillation is highly important in chemical process industries, as 95% of the worldwide separations use this technology in large industrial columns. Increasing energy costs and higher awareness for environmental concerns motivate towards the optimization of the performance of the tray columns, as they consume approximately 3% of the world’s energy. Flow and mixing patterns in these columns have strong influence on their separation performance, and these patterns can aid in transforming them from energy-intensive to energy-efficient columns. Plug flow is considered ideal, while any deviations from the plug flow are referred as non-idealities that are detrimental to the tray efficiency.
Several mathematical models have been proposed in the literature to predict the tray separation efficiency based on the evolving flow and mixing patterns. The effect of several predetermined patterns on the tray efficiency needs to be investigated using realistic vapor-liquid equilibriums (VLE) of a binary feed. A case study is planned, which comprises of the following tasks:
i. Usage of process simulators to obtain the VLE data for a binary mixture.
ii. Implementation of the efficiency models for predefined patterns.
iii. Assessment of the impact of different combinations of binary feed on the tray efficiency.
iv. Analysis and summarization of the acquired results.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Vishwakarma, Vineet
Requirements
1. Academic studies in chemical engineering, process engineering or similar field, with reasonable understanding of mathematics, thermodynamics and distillation columns.
2. Programming skills: MATLAB and process simulators- ASPEN, HYSYS, CHEMCAD.
3. Enthusiasm for theoretical/ numerical work, with good interpersonal skills.
Conditions
The candidate can start at the earliest. The duration of the project can be up to 6 months. The candidate will be invited for an interview and discussion, or may give a short presentation before the selection.
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Prozessintensivierung bei Mehrphasenreaktoren
Master theses / Diploma theses
In der chemischen Industrie werden Mehrphasenreaktoren vielfältig eingesetzt. Insbesondere Rieselbettreaktoren werden aufgrund der hohen Verweilzeiten, die geringe intrapartikuläre Diffusionsraten kompensieren, in Prozessen wie der Hydrierung von Olefinen, Oxidation von Glukose, der Erdölentschwefelung und der Phenoloxidation bevorzugt. Um den Reaktortyp weiter zu verbessern, wird am HZDR an einem innovativen Mehrphasenreaktor geforscht, welcher den Stofftransport zwischen Gasphase und fester Katalysatorphase intensiviert. Das Ziel des innovativen Reaktorkonzepts ist über die Superposition von Rotation und Neigung eines Festbettreaktors eine periodische Be- und Entnetzung der Katalysatorpackung sicher zu stellen. Für eine Identifizierung von vorteilhaften Prozessfenstern die Intensivierungspotential bieten, sind Modellierungsansätze von hoher Wichtigkeit, um die Zugänglichkeit des Konzepts für die Industrie zu ermöglichen.
Im Rahmen einer studentischen Arbeit ist ein vorhandenes Reaktor-Partikel-Modell mit Hilfe von Parameterstudien zu untersuchen und weiter zu entwickeln. Darüber hinaus soll das Modell mit bestehenden Rieselbettreaktormodellen verglichen werden. Als Simulations- und Modellierungstool wird MATLAB verwendet.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Timaeus, Robert
Requirements
Studium im naturwissenschaftlichen oder ingenieurswissenschaftlichen Bereich
Programmierkenntnisse in MATLAB® sind von Vorteil (aber nicht zwingend erforderlich)
Conditions
Bearbeitungszeit 4-6 Monate
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Untersuchungen zur Steigerung der Energieeffizienz von Belüftungselementen für die Anwendung in der biologischen Abwasserreinigung
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Die biologische Abwasserbehandlung leistet einen wesentlichen Beitrag zum Erhalt der Gewässerqualität. Im kommunalen Bereich entfällt ein großer Anteil des Gesamtenergiebedarfs auf die Kläranlagen. In diesen Anlagen wird oft mehr als 50 % der elektrischen Energie für den Eintrag von Luft in Belebungsbecken benötigt, in denen Mikroorganismen die im Abwasser enthaltenen Nährstoffe unter Verbrauch von Sauerstoff zersetzen.
Nach aktuellem Stand der Technik wird die Luft durch Belüftungselemente wie Membran- oder Keramikbelüfter eingetragen. Ein Teil der für den Lufteintrag benötigten Energie wird entweder für die Dehnung der schlitzförmigen Öffnungen der Membranen oder zur Überwindung des Strömungswiderstandes in der Keramikwand aufgewendet.
Neue Konzepte sollen diesen Energiebedarf reduzieren und für einen optimierten Sauerstoffeintrag in das Belebungsbecken sorgen.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Herrmann-Heber, Robert
Requirements
• Studium im Bereich Verfahrenstechnik, Chemie-Ingenieurwesen und ähnlichen Ingenieurstudiengängen
• Freude am experimentellen Arbeiten
Conditions
• 4-6 Monate
• Ab September/Oktober
Online application
Please apply online: english / german
Modellierung von horizontalen Zweiphasenströmungen
Master theses / Diploma theses
CFD-Simulationen für Strömungen mit freien Oberflächen werden oft auf Grundlage des homogenen Modellansatzes durchgeführt, bei dem nur ein Satz von Bilanzgleichungen betrachtet wird. Die verschiedenen Phasen werden dann durch unterschiedliche Stoffwerte berücksichtigt. Da nur ein Geschwindigkeitsfeld berechnet wird, führt das zu Problemen sobald die Phasen nicht klar räumlich getrennt sind, was z.B. bei Blasenentrainment in einer Wellen- oder Schwallströmung der Fall ist. Die Separation der Phasen kann dann nicht korrekt beschrieben werden.
Am HZDR wurde in der Vergangenheit der Euler-Euler-Ansatz für Mehrphasenmodellierung auch für den Fall von Strömungen mit freien Oberflächen genutzt. Zusätzlich ist jedoch eine sorgfältige Behandlung der verschiedenen Aspekte des Euler-Euler Ansatzes notwendig, die in der bisherigen Form in diesem Modell nicht enthalten sind:
• Die Grenzflächendichte muss den Anforderungen der integrierten Bilanzen entsprechen. Im Fall von Vorhandensein von Oberflächenwellen sollte ihr Beitrag zur Grenzflächendichte berücksichtigt werden.
• Die Zwischenphasenmodelle sollten die Oberflächenmorphologie einbeziehen.
• Die Turbulenzgenerierung an der freien Oberfläche muss ebenfalls beachtet werden.
Deshalb wurde am HZDR in enger Zusammenarbeit mit ANSYS das AIAD (Algebraic Interfacial Area Density)-Modell entwickelt.
Thema der Arbeit sollte die Weiterentwicklung des AIAD-Modells in ANSYS CFX hinsichtlich der besseren Beschreibung des Impulsaustausches und der Turbulenzbehandlung an der freien Oberfläche sein. Es ist vorgesehen, im Rahmen der Arbeit geeignete Geschwindigkeits- und Turbulenzmessdaten aus der Literatur zu verwenden. Zusätzlich werden Modelle für den Phasenübergang an der freien Oberfläche auf ihre Tauglichkeit überprüft.
Ein weiterer Aspekt ist die numerische Stabilität des Modells. Momentan ist das AIAD Modell in einigen Anwendungsfällen noch numerisch instabil und erfordert höhere Rechenzeiten. Die Einführung von Glättungsfunktionen und Optimierungsalgorithmen sollte hier in enger Zusammenarbeit mit ANSYS erfolgen.
Ziel ist es, allen ANSYS CFX Nutzern das Modell in einer zukünftigen Release zur Verfügung zu stellen.
Department: Computational Fluid Dynamics
Contact: Dr. Höhne, Thomas
Requirements
Wünschenswert ist ein guter bis sehr guter Notendurchschnitt. Sie sind kreativ und bringen gerne neue Ideen ein. Zuverlässigkeit, Selbständigkeit und strukturiertes Arbeiten zeichnen Ihre Persönlichkeit aus. Sie verfügen über Erfahrungen in den relevanten Bereichen und besitzen gute MS Office Kenntnisse. Sie können sich in neue Aufgabenstellungen schnell einarbeiten, bringen sich gern in ein motiviertes Team ein und verfügen über sehr gute Englisch-Kenntnisse. Dann freuen wir uns darauf, Sie kennenzulernen!
- Begonnenes Studium der Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen, Maschinenbau o.ä.
- Interesse am numerischen Arbeiten
- CFD Kenntnisse (ANSYS CFX) und Programmiererfahrungen sind von Vorteil
Conditions
Wir bieten Ihnen spannende und herausfordernde Aufgaben, motiviertes, kollegiales und internationales
Arbeitsumfeld, tatkräftige Unterstützung bei der Umsetzung Ihrer Aufgaben sowie Entscheidungsspielraum und
Verantwortung.
Bitte geben Sie bei Ihrer Bewerbung den frühestmöglichen Beginn sowie die gewünschte Dauer Ihrer Tätigkeit an.
- Arbeitsbeginn ab sofort
- Vergütung der Arbeit
- Bearbeitungszeit min. 4 Monate
Online application
Please apply online: english / german
studentische/wissenschaftliche Hilfskräfte im Bereich Technologietransfer, Recht & Patente
Student Assistant / Research Assistant
Ihre Aufgaben:
• Vertragsmanagement
• Datenbankpflege
• weitere administrative Tätigkeiten
• juristische Recherchen
• Erstellung von Verträgen mit standardisierten Sachverhalten
Department: Technology Transfer & Legal Affairs
Requirements
Sie haben bereits einen Studiengang oder eine Berufsausbildung erfolgreich abgeschlossen. Wünschenswert ist ein guter Notendurchschnitt. Sie verfügen über praktische und/oder theoretische Erfahrungen in den relevanten Bereichen und besitzen gute MS-Office-Kenntnisse. Sie arbeiten selbstständig, strukturiert, können sich in neue Aufgabenstellungen schnell einarbeiten und bringen sich gern in ein motiviertes Team ein. Sie verfügen über sehr gute Englisch-Kenntnisse.
Conditions
Wir bieten Ihnen spannende und herausfordernde Aufgaben, eine angemessene Vergütung, ein motivierendes, kollegiales und internationales Arbeitsumfeld, tatkräftige Unterstützung bei der Umsetzung Ihrer Aufgaben sowie einen Entscheidungsspielraum und Verantwortung.
Die Dauer der Tätigkeit (min. 10 h/Woche) sollte mindestens ein Jahr betragen.
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Please apply online: english / german
Untersuchung zur Hydrodynamik in Blasensäulen
Master theses / Diploma theses / compulsory internship
Blasensäulen sind aufgrund ihrer einfachen Bauweise ein beliebter Reaktortyp in der chemischen Industrie. Die genaue Auslegung und der optimierte Betrieb in Bezug auf hohen Umsatz und Ausbeute erfordert ein detailliertes Verständnis der in Blasensäulenreaktoren ablaufenden Prozesse. Hierbei spielen vor allem lokale Hydrodynamische Effekte und ihr Einfluss auf den Stofftransport eine wesentliche Rolle. An einem bestehenden Versuchsaufbau sind experimentelle Studien zur Hydrodynamik durchzuführen und lokale Daten wie Phasengeschwindigkeiten und charakteristische Parameter der Blasen für verschiedene Versuchsbedingungen zu extrahieren.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Kipping, Ragna
Requirements
- Studium der Verfahrenstechnik, Chemie-Ingenieurwesen oder vergleichbar
- Freude am experimentellen Arbeiten
- Kenntnisse in MATLAB für die Datenauswertung wünschenswert
Conditions
Beginn: ab sofort
Online application
Please apply online: english / german
Alumni-Betreuung und Technologiemarketing
Student Assistant
Ihre Aufgaben:
• Unterstützung beim Veranstaltungsmanagement
• Unterstützung im Technologiemarketing
• Fachliche Recherchen
• Datenbankpflege
• Weitere administrative Tätigkeiten
Department: Technology Transfer & Legal Affairs
Contact: Obermeyer, Caroline, Dr. Wolf, Björn
Requirements
Sie verfügen mind. über einen Bachelorabschluss in einem Kommunikations-, Wirtschafts- oder Geistes-wissenschaftlichen Studiengang. Wünschenswert ist ein sehr guter Notendurchschnitt. Schreiben und re-cherchieren liegt Ihnen. Sie sind kreativ und bringen gerne neue Ideen ein. Zuverlässigkeit, Selbständigkeit und strukturiertes Arbeiten zeichnen Ihre Persönlichkeit aus. Sie verfügen über praktische Erfahrungen in den relevanten Bereichen und besitzen gute MS Office Kenntnisse. Sie können sich in neue Aufgabenstellungen schnell einarbeiten, bringen sich gern in ein motiviertes Team ein und verfügen über sehr gute Englisch-Kenntnisse. Dann freuen wir uns darauf, Sie kennenzulernen!
Conditions
Wir bieten Ihnen spannende und herausfordernde Aufgaben, motiviertes, kollegiales und internationales Arbeitsumfeld, tatkräftige Unterstützung bei der Umsetzung Ihrer Aufgaben sowie Entscheidungsspielraum und Verantwortung. Verschiedene Themen für wissenschaftliche Arbeiten stehen zur Verfügung.
Bitte geben Sie bei Ihrer Bewerbung den frühestmöglichen Beginn sowie die gewünschte Dauer Ihrer Tätigkeit an. Bewerbungsschluss ist der 15.07.2017.
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Design and Built of an Online Sensor for Thermo Physical Properties of Water
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / Holiday job / compulsory internship / volunteer internship / Research Assistant
To improve large scale process cooling systems (300kW and 1MW) an online sensor for the thermophysical properties of the coolant is needed to improve the stability of outflow temperature. Here the fluid parameters influence the precision of the power balance at the heat exchanger. The remaining misfit is compensated with a classic PID-controller. A precise knowledge of coolants properties would decrease the fraction of PID and increase the validity of set point calculation. The task would be to develop the present design further to an integrated prototype and to validate the measurement principles (direct measurement, transient hot wire, 3Omega).
The complexity of the problem will be adjusted to the abilities of the student!
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Dr. Seilmayer, Martin
Requirements
• subscription in to electronics, physics, process engineering or similar
• programming languages C/C++, R, Phyton
• experience in DIY soldering, schematic and PCB layouting
Conditions
• Einarbeiten in Messverfahren zu thermophysikalischen Eigenschaften von Fluiden (3\omega-Methode, Temperaturfeldmessung, )
• Entwicklung und Konstruktion eines Sensors zur hydraulischen Integration in die bestehenden Anlagen
• Schaltungsentwicklung der Messtechnik
• Microcontroller-Programmierung
• Validieren des Messverfahrens
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Untersuchung der Fluiddynamik von Zweiphasenströmungen in Kolonnen mit Anstaupackungen
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / compulsory internship
In thermischen Trennapparaten, z.B. Rektifikations- oder Absorptionskolonnen, hat die Fluiddynamik der beteiligten Phasen einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz der Stofftrennung. Eine Möglichkeit, den Kontakt zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase zu intensivieren und damit den Stoffübergang zu verbessern, bieten Anstaupackungen. Sie bestehen aus Packungslagen zweier geometrischer Oberflächen, welche abwechselnd axial angeordnet werden. Durch die Kombination unterschiedlicher Packungen entstehen verschiedene Strömungsmuster (Blasenströmung, Sprudelschicht, Filmströmung), welche mittels der ultraschnellen Röntgentomografie am HZDR zeitlich und örtlich hochaufgelöst erfasst werden können.
Aus den tomografischen Bilddaten sollen im Rahmen einer studentischen Arbeit wichtige fluiddynamische Parameter wie die Phasengrenzfläche extrahiert werden. Dazu sind geeignete Algorithmen zu entwickeln und in MATLAB® zu implementieren.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Sohr, Johanna, Dr. Bieberle, Martina
Requirements
• mathematisch-naturwissenschaftliches oder ingenieurwissenschaftliches Studium
• Programmierkenntnisse in MATLAB® und Vorkenntnisse in der Bilddatenverarbeitung sind hilfreich
Conditions
Beginn: ab sofort
Bearbeitungszeit: 4-6 Monate
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Phasengrenzflächenextraktion aus Datensätzen der ultraschnellen Röntgen-Computertomographie
Master theses / Diploma theses
Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf wurde ein ultraschnelles Röntgen-Computertomographie-System (ROFEX) entwickelt, mit dessen Hilfe dynamische Prozesse mit Bildraten von bis zu 8000 s-1 abgebildet werden können. In erster Linie werden damit Untersuchungen an mehrphasigen Strömungen durchgeführt. Ein wichtiger Parameter zu deren Charakterisierung ist die Phasengrenzflächendichte. Im Rahmen dieser Arbeit sollen verschiedene Methoden untersucht und verglichen werden, welche die Phasengrenzfläche aus den tomographischen Bilddaten extrahieren.
Folgende Teilaufgaben sind zu bearbeiten:
• Literaturrecherche zu vorhandenen Methoden
• Implementierung ausgewählter Algorithmen
• Bewertung der Genauigkeit der verschiedenen Ansätze anhand simulierter und realer CT-Daten
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Bieberle, Martina, Wagner, Michael
Requirements
• Studium der Informatik, Mathematik oder einer Ingenieurwissenschaft
• Programmierkenntnisse in MATLAB / Octave oder Python
• Vorkenntnisse in Bilddatenverarbeitung sind hilfreich
Conditions
Beginn: ab sofort
Bearbeitungszeit: 4-6 Monate
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A correlation of critical void fraction on/near the wall under the boiling crisis (CHF)
Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship
Nucleation boiling is commonly known as a most efficient way of transferring heat into a liquid, as it combines a large uptake of latent heat by the steam bubbles, convective transfer via bubble motion and a most effective mixing of the thermal boundary layers. However, when the heat flux becomes higher and reaches a critical value (CHF), parts of the heater surface become irreversibly covered by vapor and nucleation boiling turns into film boiling. In cases of power controlled heating this can potentially lead to a meltdown of the heater structure. Understanding and predicting the complex phenomena involved in the CHF is necessary for the efficient operation, safety and development of industrial applications like boiler, nuclear reactor, electronic/microchips system. However even with decades’ heavy investigations, the mechanism of forming CHF especially how the CHF is initiated from nucleation is still without a consensus explanation.
Recently a model of near critical heat flux (CHF-) is raised in our group, that is, the moment, when CHF is initiated, is inferred. This model gives to our opinion both a definite explanation on how CHF is initiated and secondly a quantitative value for the onset of CHF, which has been validated with a number of test cases from literature. Computational fluid dynamics (CFD) is an attractive way to support engineering design by 3D flow simulation in the future. It would be beneficial, if occurrence of CHF could be simulated with CFD codes. In last years an extended RPI model was developed and tested by ANSYS and HZDR CFD group together which requires the critical void fraction as a criterion. In the preliminary test, this value is set to 80% but which is confirmed should be case dependent.
The main tasks for this work are:
1. Simulate the multiphase flow in subcooled boiling process with standard RPI model where the CHF value calculated by CHF- model is considered as a input boundary condition.
2. Capturing the critical void fraction from the simulations.
3. Processing and analysis the captured results to generate an empirical correlations using MATLAB.
4. Applying the correlations to predict the boiling crisis with extended RPI model.
Department: Computational Fluid Dynamics
Contact: Dr. Ding, Wei
Requirements
1. Study of mechanical engineering, process engineering or similar
2. Knowledge of CFD
3. Basic knowledge of heat transfer
4. Knowledge of program/script language (e.g. MATLAB)
Conditions
Duration: >= 3 months
Begin: from now on
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Investigating the effects of surface roughness on the microlayer evaporation of nucleated bubbles
Student practical training / Master theses
Evaporation of microlayer is one of main contributions to the bubble growth. The microlayer is a micro meter scale thin liquid layer underneath a nucleated bubble over heated surface. Heat transfer surface characteristics play a crucial role in the formation and the vaporization of this layer. The effects of surface characteristics, especially the roughness effects on the microlayer thickness did not receive that much research interest. The present study aims to predict the surface roughness effects on the initial microlayer thickness during the microlayer formation and it’s contribution to the bubble growth. An experiment will be performed in a borosilicate glass vessel. Bubbles will generate from artificial cavity on a laser treated stainless steel surface. The laser treated surfaces will influence the microlayer formation and bubble growth. An empirical expression will be developed to capture the initial microlayer thickness as a function of surface roughness profile (height in this work).
Investigation process: experimental and numerical
- Capturing nucleated bubble of degassed deionized water using high-speed imaging techiques for different heaters
- Processing the captured results using image processing tools
- Consideration of uncertainities related to experiment and data processing
- Analyzing experimental data setup
- Numerical calculation of associated heat transfers using MATLAB
- Development of an empirical correlation based on experimental data.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Sarker, Debasish, Dr. Ding, Wei
Requirements
• Academic studies in the field of process engineering, chemical engineering, mechanical engineering or comparable fields of study.
• Knowledge in heat and mass transfer phenomena
• Expertise in MATLAB or similar coding
Conditions
• Literature research – nucleate bubble dynamics
• Experiment using imaging techniques
• Processing the experimental results
• Analyzing the results
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Synthesis and characterization of isotope specific 'in-house standards' for the analysis of boron and aluminium in very low concentrations in SiO2-phases by secondary ion mass spectrometry
Student practical training / Master theses / Diploma theses / compulsory internship / volunteer internship
Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is a microanalytical method with a very good lateral and depth resolution combined with excellent limits of detection as well as a weak degree of destruction.
However, the method is very matrix sensitive and requires matrix adapted reference materials. Actually there are no certified reference materials available for mineralogical studies. Therefore most SIMS labs use so-called ‘in-house ’ standards.
For the analysis of SiO2-phases doped silica glasses may be used. Ion implantation has proven its worth as a robust method of doping. The aim of the work is the production and characterization of such ‘in-house’ standards for 10B, 11B and 27Al.
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
•You study geosciences, chemistry, physics or material's sciences
•You are interested in mineralogical and analytical problems
•You are interested in modern analytical techniques
•You show initiative and good teamwork skills
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Experimental visualisation of particle-bubble interactions
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Froth flotation is a separation process which plays a major role in the mining industry. Bubble-particle interactions are the very heart of this process, largely used for the capture of valuable commodities such as rare earth metals. The Institute of Fluid Dynamics of the research centre Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Germany) is making a bold move towards investigating the capture of mineral particles by rising bubbles. The Institute seeks a student to deploy high-speed imaging techniques and to observe the collision and attachment of particles falling on a bubble surface.
Tasks:
•Literature survey on particle attachment to bubble surface and froth flotation
•Visualisation with a high-speed camera of the attachment of falling solid particles on the surface of bubble
•Image processing of particle-bubble interactions
Duration: 6 Months
Financial compensation: yes
Language course: The HZDR offers German courses free of charge (not compulsory)
International applications: Yes, we welcome international applicants. It is preferable if the present internship is a compulsory part of your studies.
References
[1] Lecrivain G., et al., Attachment of solid elongated particles on a gas bubble surface. International Journal of Multiphase Flow 71, p. 83-93, 2015
[2] Lecrivain G., et al., Direct numerical simulation of a particle attachment to an immersed bubble. Physics of Fluids 28, 083301, 2016
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Lecrivain, Gregory
Requirements
•Interest in fluid mechanics
•High level of autonomy
•Enthusiasm for experimental work
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Tracking of autonomous, flow following sensor particles
Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Autonomous flow following sensor particles are used for acquisition of spatially distributed process parameters in industrial processes, such as biogas digesters, waste water treatment basins or bioreactors. The task is focussed on the development of algorithms for reconstruction of the 3D movement trajectory of sensor particles based on data from the onboard inertial sensors, namely acceleration, angular rate and magnetic field, and an additional sensor for vertical position as function of the hydrostatic pressure. A favored approach is based on inertial navigation techniques that apply Bayes filters, e.g. Kalman filters, to fuse the sensor data. The developed algorithms are to be validated experimentally.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Reinecke, Sebastian
Requirements
• study programs in the fields of electrical engineering, mechatronics, mechanical engineering and related degree programs
• fundamentals of digital signal analysis, Bayes' filters, Kalman-filters, rigid body motion
• experimental skills
• data analysis in Matlab, Octave or C/C++
• self-regulating, independent work methods
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Magnetfeld-Beeinflussung paramagnetischer Ionen in wässrigen Lösungen
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Im Zentrum der Forschungsaktivitäten der Abteilung Magnetohydrodynamik des Institutes für
Fluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf steht die Untersuchung und Nutzung der
Wechselwirkungen zwischen Strömungen elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten und magnetischen
Feldern.
Ein interessanter Aspekt sind hierbei Kraftwirkungen inhomogener magnetischer Felder auf
magnetisierbare Teilchen in Flüssigkeiten, welche beispielsweise zum Mischen einer Suspension
oder zum Separieren von Teilchen aus einer Lösung genutzt werden können. Aktuelle
Forschungsaktivitäten untersuchen insbesondere das Verhalten paramagnetischer Ionen in
wässrigen Flüssigkeiten, die interessante Anwendungen z.B. in der hydrochemischen Verarbeitung
von Seltene-Erden-Metallen eröffnen könnten. Im Rahmen eines internationalen Kooperations-
projektes werden hierzu derzeit sowohl numerische als auch experimentelle Arbeiten im
Labormaßstab durchgeführt.
Dem Charakter der angestrebten studentischen Mitarbeit entsprechend werden aus dem
beschriebenen Umfeld der Forschungsaufgabe passende experimentelle oder numerische
Teilaufgaben definiert.
Institute: Institute of Fluid Dynamics
Contact: Dr. Mutschke, Gerd
Requirements
Vorkenntnisse der Strömungsmechanik sind erforderlich; bei der
Einarbeitung in das interdisziplinäre Umfeld werden Sie natürlich unterstützt.
Conditions
Umfang ca. 6 Wochenstunden. Die Vergütung der studentischen Tätigkeit erfolgt entsprechend der HZDR-Richtlinien.
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Thermo- /Fluiddynamic Properties for Liquid Metal Batteries
Student Assistant / Research Assistant
In contrast to conventional batteries, Liquid Metal Batteries feature all liquid anodes anodes (alkaline or alkaline earth metal), cathodes (transition metal or metal) and electrolytes (molten salts) at a temperature between 400 °C and 600 °C.
To simulate internal flow and the general thermochemical performance of the batteries, a couple of fluid properties like density, viscosity and heat capacity are needed for each of the cell material. The task is to collect the data (literature research), to arrange them in a database and to program functions in Python for the further use in simulations.
It is possible to continue the work on the topic in form of a project work or a final thesis.
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Dr. Nimtz, Michael, Dr. Weber, Norbert
Requirements
Studies of chemistry, mech. engineering or physics
Good English
Helpful: simple programming experience, basic knowledge of thermodynamics and fluiddynamics
Conditions
Approx. 10 h/week
Home office possible (weekly meeting at HZDR)
Duration: open-end (4 months minimum)
Start: immediately
Paid according to personal preconditions
Final thesis possible
Links:
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Charakterisierung des Stofftransports in einer Blasenströmung anhand tomographischer Daten
Student practical training / Master theses / Diploma theses / Student Assistant / compulsory internship
Blasensäulen sind aufgrund ihrer einfachen Bauweise ein beliebter Reaktortyp in der chemischen Industrie. Vor allem die Hydrodynamik und der Stofftransport in Blasensäulen sind für den Umsatz und die Selektivität chemischer Reaktionen von Bedeutung. In einer Blasenströmung wurden Messungen mit der ultraschnellen Röntgentomographie zum Stofftransport durchgeführt, welche nun genauer analysiert werden sollen. Ziel ist es charakteristische Größen für den Stofftransport und die Hydrodynamik zu extrahieren. Dazu sind vorhandene Auswertealgorithmen anzupassen und ggf. zu erweitern.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Kipping, Ragna
Requirements
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Student assistant at the DeltaX School Lab
Student Assistant
Das Schülerlabor DeltaX macht die Forschung am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf für Schülerinnen und Schüler erlebbar. Für ihre Betreuung und Unterstützung beim Experimentieren suchen wir Studierende, die Freude an der Vermittlung von Naturwissenschaften, Forschung und Technik haben. Bewerben Sie sich als studentische Hilfskraft im Schülerlabor DeltaX und werden Sie Teil eines jungen und aufgeschlossenen Teams.
Das Schülerlabor DeltaX bietet Schulklassen Experimentiertage zu den Themen:
- „Licht und Farbe“ (Klassen 5-10)
- „Magnetismus und Materialforschung“ (ab Klasse 10)
- „Radioaktivität und Strahlung“ (ab Klasse 9)
Department: Communication & Media Relations
Contact: Dr. Streller, Matthias, Gneist, Nadja
Requirements
- Studium eines naturwissenschaftlichen Faches
- Verbleibende Studiendauer mind. 2 Semester
- Freude an der Vermittlung von Naturwissenschaften und Forschung
- Gute bis sehr gute Noten
Conditions
- 5 - 10 h / Woche an ganzen Wochentagen
- Beginn der Einstellung nach Vereinbarung
Links:
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Convection in liquid metal batteries
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Liquid metal batteries (LMBs) consist of a stable density stratification of two liquid metals, separated by a liquid salt electrolyte. They are a strong candidate for stationary energy storage in the electric grid. In order to build large cells, fluid dynamics in LMBs must be known. In frame of project work or a master thesis, an already available solver has to be validated. Especially the natural convection due to the strong heating of the electrolyte layer shall be investigated.
Depending on the interest of the candidate, other work on liquid metal batteries is possible, too. Please send your application directly via email to ensure a fast answer.
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Dr. Weber, Norbert
Requirements
• studies of informatics, chemistry, mechanical engineering, physics or similar
• good marks
• helpful: knowledge of C++, Linux, simulations (FVM)
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Untersuchungen der Hydrodynamik von dispersen Zweiphasenströmungen in komplexen Geometrien
Student practical training / Diploma theses / Student Assistant
Zweiphasenströmungen sind ein wesentlicher Bestandteil industrieller Anwendungen im Bereich der Wärmeübertragung, der chemischen Industrie oder der Kraftwerkstechnik. Häufig weisen die durchströmten Komponenten solcher Anlagen komplexe geometrische Bedingungen auf. Für einen sicheren und effizienten Betrieb ist die genaue Kenntnis der Hydrodynamik der resultierenden Strömungsvorgänge von essentieller Bedeutung. Dafür sollen experimentelle Untersuchungen mittels der ultraschnellen Röntgentomographie an einer thermohydraulischen Versuchsanlage durchgeführt werden. Ziel ist es einen Beitrag zur Beschreibung komplexer Strömungsvorgänge zu liefern.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Neumann, Martin
Requirements
• Studium des Chemie-Ingenieurwesen, Verfahrenstechnik, oder ähnlichen Ingenieurstudiengängen
• Kenntnisse im Bereich der Datenauswertung mit Matlab von Vorteil
• Freude am experimentellen Arbeiten
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Trace element content and distribution in synthetic rutile – a SIMS study
Student practical training / Master theses
The trace element content of natural rutile bears very valuable mineralogical and petrogenetical information. In particular the 'Zr in rutile' and 'Si in rutile' geothermometer are very well studied. Equally important are the different partition coefficients for the 'geochemical twins” Nb – Ta, Zr – Hf, and U – Th. Secondary Ion Mass Spectrometry is a very sensitive, but matrix dependent microanalytical method. For this reason the usage matrix-matched reference materials is essential. The suitability of several synthetic rutile crystals as a SIMS reference material has to be examined by systematic SIMS measurements.
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
Diploma or Master's thesis for students of earth science (mineralogy or geochemistry), analytical chemistry or materials sciences:
you are interested in mineralogical / crystal chemical problems
you are interested in modern analytical techniques
initiative and good teamwork skills
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Development of a proton beam stable embedding agent for minerals
Student practical training / Master theses / Diploma theses / compulsory internship / volunteer internship
Particle induced X-Ray Emission (PIXE) is a rarely used mineralogical analytical method. PIXE is used for laterally resolved detection and quantification of trace elements. The limits of detection are considerably better compared to the electron probe micro analysis (EPMA).
The Ion Beam Analysis Group at the Helmholtz-Institute Freiberg for Resource Technology uses several PIXE methods in close collaboration with the Ion Beam center (IBC) of the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf to analyse minerals. We use a PIXE micro beam device as well as a new detector type a pnCCD detector, a so-called X-ray colour camera.
The analysis of minerals, embedded in epoxy resin like particle mounts or thin sections is greatly affected by instability under the influence of the proton beam. On this account a new embedding agent on a mineral base is necessary to develop.
The objective of the thesis is a systematic literature research for potential embedding agents on a mineral base as well as the validation of beam stability of these materials.
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
Diploma or Master's thesis for earth scientist (mineralogy or geochemistry), analytical chemistry or materials sciences:
you are interested in mineralogical / crystal chemical problems
you are interested in modern analytical techniques
initiative and good teamwork skills
Online application
Please apply online: english / german
Parallelisation of an algorithm for projection data reassignment
Student practical training / Bachelor theses / Student Assistant
With the spatial high resolution gamma-ray computed tomography measurement system for high energy gamma radiation (662 keV) dense objects with up to a diameter of 700 mm can be no-destructively analysed with an in-plane resolution of approximately 2 mm. The available single core C++ program (32-bit compiler) has to be analysed concerning parallelisation, i.e. multi core CPU and/or many core GPU) and has to be optimised.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Requirements
- Handling with CUDA (NVIDIA)
- Handling with LINUX UBUNTU
- Advanced mathematic knwoledge
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Implementation of a performance optimized ray reassignment algorithm
Student practical training / Bachelor theses / Student Assistant
With the available ultrafast X-ray electron beam computed tomography scanner of the HZDR up to 8000 non-superimposed cross-sectional images can be contactless obtained per second. For an effective implementation of standard reconstruction algorithms a ray reassignment must be performed on GPUs.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Requirements
- Handling with CUDA (NVIDIA)
- Handling with LINUX Ubuntu
- Advanced mathematic knowledge
Links:
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A new coating procedure for minerals to be used for ultratrace element determination with SIMS
Student practical training / Master theses / Diploma theses / compulsory internship / volunteer internship
Nonconductive mineralogical samples, to be analysed by Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) for ultratrace elements must be coated by a very thin conductive layer to prevent charging. Gold is used in most instances due to its high purity. For ultratrace element determination in the field of mineral and metallic resources we try to avoid a contamination of the sample chamber by gold. Consequently other materials on the basis of doped ultrapure silicon have to be tested for their suitability.
The thesis is focused on the basic feasibility of such coatings and the characterization of the coating regarding evenness, coating thickness, and electrical conductivity.
The coating experiments and the characterization will be systematically conducted for several groups of minerals like sulfides, oxides and silicates.
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
Diploma or Master's thesis for earth scientist (mineralogy or geochemistry), analytical chemistry or physics:
you are interested in mineralogical / crystal chemical problems
you are interested in modern analytical techniques
initiative and good teamwork skills
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Experimental studies on the partial oxidation of Isobutane with oxygen in a micro reactor, as well as their analysis.
Student practical training / compulsory internship
The Institute of fluid dynamics in the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZG) deals among other things with the experimental investigation and simulation of chemical processes of multi phase.
In the framework of the energy Alliance project "energy-efficient chemical multiphase processes" examines the partial oxidation of Isobutane in liquid or of supercritical phase with oxygen by means of a specially designed micro reactor to TBHP. This to the influence of different initiators, pressures, temperatures, additives and reactant ratios etc. are examined. The reaction product is analysed using gas chromatography mass spectrometry (GC-MS).
The Working Group process chemistry of Department experimental Tuhh offers for one or two semester students of the departments of chemical engineering, chemistry, physics, engineering, or similar professional orientation activities with a focus on technical, analytical, and physical chemistry.
Analytical examinations by GC-MS.
Ø Studies on the stability of the samples, reproducibility, precision and accuracy of measurements and evaluation.
· Performing the reaction under variation of one of the specified parameters.
Ø Response technical studies on the influence of one of the above reaction parameters and evaluation.
· Performing the reaction under variation of one of the specified parameters.
Ø Response technical studies on the influence of one of the above reaction parameters and evaluation.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Willms, Thomas, Dr. Kryk, Holger
Requirements
• Student of the departments of chemical engineering, chemistry, physics, engineering or similar professional orientation.
• High accuracy and care at work.
• Hard work and joy in experimental work.
· Student of the departments of chemical engineering, chemistry, physics, engineering or similar professional orientation.
Conditions
at least 5 month, begin as of now possible
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Liquid mixing and mass transfer measurements in a bubble column reactor with internals
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Bubble column reactors are apparatuses of choice regarding multiphase flows/reactions in the chemical process industry. Processes like the Fischer-Tropsch-synthesis are typically carried out in a bubble column reactor. Since most of the reactions are of exothermic nature, the produced heat has to be sufficiently removed to guarantee a stable reactor operation. Therefore, longitudinal flow heat exchanging tubes, which alter the flow behavior of the phases and cover a large portion of the reactor’s cross sectional area, are inserted into the bubble column reactor. For a secure construction of a bubble column with an internal tube bundle heat exchanger, its influence on hydrodynamic, mass transfer and liquid mixing needs to be investigated.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Möller, Felix
Requirements
• Student of Process or Chemical Engineering, Technical Chemistry or comparable fields of study
• Enthusiasm in experimental work
• Knowledge in plant commissioning and mass transfer phenomena are welcome, but not compulsory
• Knowledge in Matlab for data acquisition
Conditions
• Literature research in the field of bubble column reactors with internals and measurement techniques
• Investigation of liquid mixing and mass transfer in bubble columns with internals using oxygen proebes and wire-mesh sensors
• Measurement of mass transfer in bubble column with internals
• Model development for bubble columns with internals, maybe compartment modeling
Links:
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Untersuchung des Einflusses von Regularisierungsmethoden auf Bildrekonstruktionsalgorithmen
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Bei der tomographische Bildrekonstruktion muss ein diskretes inverses Problem gelöst werden, wofür algebraische Methoden wie zum Beispiel ART und CG-Verfahren verwendet werden können. Dabei spielt die Regularisierung, die den Einfluss von Diskretisierungsfehler und Messdatenrauschen auf die Lösung beschränkt, eine entscheidende Rolle. Deren Einfluss auf die Bildrekonstruktion von Röntgen- und Gamma-CT-Messdaten soll untersucht werden. Dazu sind folgende Teilaufgaben zu lösen:
• Implementierung verschiedener Regularisierungsmethoden
• Anwendung der Programme auf Messdaten
• Parameterstudien um die Regularisierungsmethoden für die Messdatensätze zu optimieren.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Wagner, Michael, Dr. Bieberle, Martina
Requirements
• Programmierkenntnisse in MATLAB
• Grundkenntnisse zur numerischen Behandlung linearer Gleichungssysteme
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Laterally resolved chemical analysis for silver in feldspar minerals and glasses of feldspar composition by means of Particle Induced X-Ray Emision (PIXE) – limits of detection
Master theses / Diploma theses / compulsory internship / volunteer internship
The substitution of silver for the alkali ions (Me+) in feldspar minerals and glasses of feldspar composition is promoted by the very similar chrystal chemical properties of the Ag+ ion. In the framework of the bachelor thesis the fitness for all threee PIXE methods in use at the IBC for the laterally resolved analysis of silver is to be tested
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel, Dr. Munnik, Frans
Requirements
• you are a student of geoscience, chemistry or materials sciences
• you are interested in mineralogical / crystal chemical problems
• you are interested in modern analytical techniques
• initiative and good teamwork skills
Links:
