Forschung

Im Rahmen des Forschungsprojekts F-SIE wird eine IST-Stand-Analyse durchgeführt, um zentrale Hypothesen zur Situation von Frauen im Ingenieurwesen, insbesondere im sicherheitstechnischen Bereich, zu formulieren und empirisch zu verifizieren. Diese Überprüfung bildet die Grundlage für die Entwicklung einer Programmstruktur. Ein wichtiger Aspekt ist die Definition von Rahmenbedingungen für effektive Wissensvermittlung sowie die Förderung von Netzwerkarbeit und Mentoring, um einen interdisziplinären Austausch zu gewährleisten. Zusätzlich erfolgt eine kritische Analyse der vorhandenen Kompetenzen und des Bedarfs an deren Steigerung. Die zielgruppenspezifische Evaluierung der Interventionen wird durch qualitative und quantitative Methoden vor und nach den Maßnahmen sichergestellt. Diese Methodik ermöglicht die umfassende Analyse der Ergebnisse und die kontinuierliche Optimierung des Programms im Projektverlauf. Im Rahmen des Projekts F-SIE übernimmt die OVGU wesentliche Forschungsaufgaben. Zunächst erfolgen die Identifikation und Klassifizierung von Stakeholder-Frauen und Multiplikatoren, um deren Interessen, Einflüsse und Beziehungen zum Projekt zu analysieren. Des Weiteren werden methodisch erhobene Primärdaten und verfügbare Sekundärdaten zum IST-Stand der Frauenförderung sowie zur zielgruppenspezifischen Kompetenzerhebung im Ingenieurwesen ausgewertet, visualisiert und interpretiert. Diese Analysen bilden die Grundlage für die präzise Bedarfserhebung und die Planung von Veranstaltungen mit dem Fokus auf Kompetenzerhöhung der Frauen im Programm. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Konzeption innovativer Workshops, Schulungen und Trainings unter Einbeziehung der aus den strukturierten Befragungen abgeleiteteten Hypothesen. Im Bereich der Ausbildung im Brandschutz und Ingenieurmethoden leitet die OVGU die Entwicklung der Programmbausteine ab. Sie prüft die Hypothesen kontinuierlich auf ihre Validität und passt diese ggf. auf Grundlage des Evaluierungsprozesses an.

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Elektrochemische Energiespeicher müssen in Bezug auf ihre Resilienz gegenüber Grenzbelastungen (hohe/geringe Umgebungstemperaturen, Überströme und -spannungen) sowohl im Dauerbetrieb als auch bei Belastungsspitzen getestet werden. Weiterhin müssen passive (Wärmeabsorption) und aktive (Löschanlagen) Systeme zur Verhinderung von Bränden entwickelt und unter definierten Bedingungen erprobt werden. Zudem sind die im Versagensfall freigesetzten gefährlichen Stoffe zu charakterisieren sowie Methoden zu deren sicherer Erfassung und Beseitigung zu entwickeln und zu erproben.

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In großtechnischen Anlagen zur Erzeugung und Umwandlung von Wasserstoff (Elektrolyseure, Brennstoffzellen) besteht die Gefahr des Auftretens explosionsfähiger Wasserstoff/Luft- oder Wasserstoff/Sauerstoff-Gemische. Das Vorhaben identifiziert die betroffenen Anlagenbereiche und entwickelt Berechnungsmodelle für die zu erwartenden Stoffmengenkonzentrationen. Daraus werden Maßnahmen des Explosionsschutzes abgeleitet und deren Wirksamkeit evaluiert.

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Akronym: TREEADS
Ausführlicher Projekttitel: A Holistic Fire Management Ecosystem for Prevention, Detection and Restoration of Environmental Disasters
Forschung im Bereich: Umwelttechnik
Projekttitel (Deutsch): Ganzheitliches Brandmanagement-Konzept zur Verhütung, Erkennung und Behebung von Umweltkatastrophen
Titel des deutschen Pilot-Projekts lautet: Brandforschung bei Waldbränden und Ableiten von Sicherheitsmaßnahmen (Fire Science of wildfires and safety measures)

Unmittelbare Folgen des Klimawandels sind längere Dürreperioden, selbst in Ländern, die traditionell viel Regen hatten, z. B. in Deutschland. Die Bundesländer Sachsen-Anhalt und Brandenburg gehören zu den am stärksten von extremer Trockenheit betroffenen Bundesländern in Deutschland. Trockene Sommer haben zu erheblichen Mengen an trockener Biomasse und zunehmenden Schäden durch Insekten und Krankheiten geführt. Wetterextreme wie Starkregen und Stürme haben zu zusätzlichen Schäden in den Wäldern geführt.
Der Trockenheitsmonitor für Deutschland zeigt, dass Sachsen-Anhalt und Brandenburg zu den trockensten Gebieten Deutschlands gehören. Bei den meisten Bränden in beiden Bundesländern handelt es sich um Bodenbrände. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Mechanismen der Brandausbreitung bei Bodenbränden für diese Gebiete mit ihrem Lebensraum und ihrer Vegetation unter dem wachsenden Einfluss von Trockenheit und geschädigter Vegetation zu verstehen. Zu diesem Zweck werden im Deutschen Pilotprojekt des Forschungsprojekts TREEADS Experimente in mittlerem und großem Maßstab mit Bodenproben von bis zu mehreren Quadratmetern durchgeführt, um die Abhängigkeit der Brandausbreitung von verschiedenen Vegetationsarten sowie unterschiedlichen Mengen an organischer Masse im Boden und Trockenheit zu bewerten. Rauchentwicklung und Rauchtoxizität hängen von den Verbrennungsbedingungen - Verfügbarkeit von Sauerstoff und Wärmeübertragung - sowie von der Art der brennenden Vegetation ab. Ein besseres Verständnis dieser Mechanismen ermöglicht eine genauere Vorhersage der Brand- und Rauchentwicklung, was für die Bewertung und Verbesserung der Brandbekämpfungstaktik von entscheidender Bedeutung ist. Einerseits wird Wasser als das umweltfreundlichste Löschmittel angepriesen. Andererseits sind vor allem bei Bodenbränden oft erhebliche Mengen an Wasser notwendig. Zusatzstoffe können zu einer deutlichen Erhöhung des Volumens führen und so dazu beitragen, die in Trockengebieten wertvolle Ressource Wasser zu schonen. Eine wirksame Löschung verringert den Schaden, denn es ist wichtig, sowohl den Schaden am Ökosystem durch das Feuer selbst als auch die Löschmethode zu bewerten. Es wird davon ausgegangen, dass für verschiedene Brandszenarien unterschiedliche Löschmethoden und Brandbekämpfungsmaßnahmen erforderlich sind, die von der Vegetation, dem Wetter, der Topografie und dem Gebiet abhängen. In einem Gebiet mit restriktiven Naturschutzvorschriften sind möglicherweise andere Maßnahmen und Löschmittel erforderlich als in einem Industriewaldgebiet. Die Rauchentwicklung dieser Brände stellt ein Gesundheitsrisiko für die Feuerwehrleute sowie für die Bewohner von Dörfern in der Nähe von Waldgebieten dar. Sicherheitsmaßnahmen und Leitlinien für Situationen mit starker Rauchentwicklung, Rauchbewegung und -ausbreitung sind für die Sicherheit von Feuerwehrleuten und Bewohnern von grundlegender Bedeutung.

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Die Quantifizierung von diffusen Emissionen von Methan und anderen flüchtigen organischen Substanzen (VOC) wird im Bereich der Industrieanlagen meist über Berechnungen anhand von Kennwerten durchgeführt. Die Kennwerte zur Berechnung wurden vor einigen Jahrzehnten ermittelt und seitdem nur wenig überarbeitet. Im Vorhaben sollen an Tanks Messungen durchgeführt und ausgewertet werden. Aus den erlangten Erkenntnissen soll abgeschätzt werden, ob die vermutete Übererfassung von Emissionen aus Schwimmdachtanks nur in Einzelfällen vorliegt oder ggf. für eine Vielzahl an Tanks und Lagerstoffen gültig ist. Weiterhin soll skizziert werden, welche Anzahl von Messungen an unterschiedlichen Tank- und Lagerstoffkombinationen notwendig wären, um belastbare Emissionsfaktoren für die Emissionsberichterstattung zu entwickeln und ggf. die in den VDI Richtlinien 2440 und 3479 genannten Berechnungsmethoden zu aktualisieren.

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Ziel des Verbundvorhabens BRAWA ist, eine systemische, kombiniert technisch-operative Lösung für die Verbesserung der Brandsicherheit in historischen Bauwerken zu schaffen, die zugleich flexibel und adaptiv auf historische Bauwerke verschiedener Art anwendbar ist. Der innovative Ansatz besteht darin, mit Multisensor-Knoten (mehrere Brandindikatoren werden simultan gemessen), sowie durch Vernetzung der Sensorik (mehrere, in ihren Wirkungsbereichen überlappende Detektoren müssen die Brandindikatoren wahrnehmen) eine hohe Sensitivität bei gleichzeitig niedriger Täuschungsalarmrate zu erzielen. Dabei sollen Detektoren zum Einsatz kommen, die auch den ästhetischen Anforderungen von Kulturdenkmälern genügen, d.h. funkbasiert und energieautark arbeiten können, um Kabelinstallationen zu vermeiden.
Weiterhin soll durch Einführung einer Brandwahrscheinlichkeit in Kombination mit der auf die Weitergabe dieser Information folgenden, situationsangemessenen Aktion der Helfer eine frühe Brandbekämpfung eingeleitet werden, die die Brandausbreitung unterbindet oder zumindest verzögert. Dies wird zur Reduzierung der Brandschäden und zur Entlastung der Feuerwehren führen. Im Ergebnis soll dieser systemische Ansatz dazu führen, dass Brände in kulturhistorisch wertvollen Gebäuden früher erkannt und bekämpft werden können, so dass die Brandentwicklung kein katastrophales Ausmaß annimmt und das Kulturgut bewahrt werden kann.

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Ziel des Vorhabens ist die Schaffung von Verfahrensgrundlagen für den sicheren Betrieb elektrochemischer Energiespeichersysteme mit hohem Energieinhalt in sogenannten Second-Life-Anwendungen anhand eines Demonstrators mit bis zu 500 Kilowattstunden Speicherkapazität. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Einspeisung von elektrischer Energie in die Speichersysteme aus nachhaltigen Primärenergiequellen (Windgeneratoren, Photovoltaikanlagen) erfolgt. Die Speicherkapazität entspricht etwa 10 Batteriesätzen mit 60 kWh Energieinhalt bei einer Restkapazität von 80 % (ergibt 480 kWh). In diesem Zustand werden die Batteriesätze aus den Elektrofahrzeugen ausgemustert. 60 kWh ist die Batterieausstattung eines vollelektrischen Mittelklassewagens. Die Gefahren, denen mit dem Vorhaben begegnet werden soll, ergeben sich aus dem Übergang der in den Batteriezellen enthaltenen Materialien in unkontrollierte Reaktionszustände ("durchgehende" Reaktionen), aus denen Brände mit großer Wärmefreisetzung entstehen können.

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Für den sicheren Betrieb von chemischen, petrochemischen und verfahrenstechnischen Anlagen ist die Kenntnis der sicherheitstechnischen Kenngrößen des Explosionsschutzes von entscheidender Bedeutung. Sie dienen zur Festlegung von Prozessparametern und zur Auslegung von Sicherheitseinrichtungen. Da sicherheitstechnische Kenngrößen in den meisten Fällen von den verwendeten Bestimmungsverfahren beeinflusst werden, sind diese Verfahren im Explosionsschutz in der Regel genormt. Sowohl für brennbare Gase und Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten 1 als auch für brennbare Stäube gibt es deshalb Normen, die die Bedingungen zur Ermittlung der Kenngrößen festlegen und so eine Vergleichbarkeit der Werte sicherstellen.

Die Normen behandeln gasförmige oder feste brennbare Komponenten aufgrund Ihrer Explosionseigenschaften separat. Sie unterscheiden sich bei Brenngasen und Stäuben teilweise wesentlich in der Auslegung der Zündgefäße, der Zündquellen und dem Prüfprozedere. Die getrennte Anwendung für Brenngase und Stäube steht oft im Widerspruch zur alltäglichen Praxis, wo die Stoffe häufig gleichzeitig vorhanden sind. Beim gleichzeitigen Auftreten von brennbaren Stäuben mit brennbaren Gasen bzw. Lösemitteldämpfen liegen sogenannte hybride Gemische vor. Typische Beispiele für Prozessanlagen, in denen hybride Gemische auftreten können, sind Sprühtrockner, Extrakteure, Lackieranlagen und Maschinen zur Metallbearbeitung. In der Zukunft werden verstärkt innovative Materialien, z. B. Nanostäube und hochporöse Materialien, eingesetzt werden. Über das Verhalten der sicherheitstechnischen Eigenschaften dieser Stoffe als Bestandteil hybrider Gemische gibt es zurzeit kaum Kenntnisse und keine Bestimmungsnormen. Gerade bei fein verteilten Feststoffen ist aber wegen der vergleichsweise großen aktiven Oberflächen eine besonders starke Wechselwirkung mit Gasen und Dämpfen zu erwarten.

Für hybride Gemische lassen sich die sicherheitstechnischen Kenngrößen nach den vorhandenen Normen nicht bestimmen. Aus bisherigen Forschungsarbeiten ist allerdings bekannt, dass hybride Gemische teilweise zündempfindlicher sind, erweiterte Explosionsbereiche aufweisen und die Auswirkungen von Explosionen heftiger ausfallen können im Vergleich zu Gemischen, deren brennbare Komponenten nur in einem Aggregatzustand vorliegen. Damit ist es zur Gefährdungsbeurteilung nicht hinreichend, sich auf die jeweiligen sicherheitstechnischen Kenngrößen der Einzelkomponenten (jeweils im Gemisch mit Luft) zu verlassen.

Damit in Zukunft auch standardisierte Verfahren zur Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen für hybride Gemische zur Verfügung stehen, ist es das Ziel des Verbundvorhabens geeignete Bestimmungsverfahren für hybride Gemische zu entwickeln und mit Unterstützung von DIN eine DIN-Spezifikation (DIN SPEC) zu veröffentlichen.

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Die Aminierung von Undecanal mit Wasserstoff ist eine schnelle Reaktion. Die effektive Reaktionsgeschwindigkeit kann daher nicht nur durch die Reaktionskinetik, sondern auch durch den Transport des Gases durch die flüssige Phase begrenzt sein. In Projekt A10 werden die geschwindigkeitsbegrenzenden Schritte des Stofftransports und der Reaktion für eine Gaskomponente in reaktiven, katalysatorhaltigen neuartigen Lösungsmittelsystemen untersucht. Der Stofftransport in diesen Systemen ist aufgrund der vielen Phasen, Phasengrenzflächen und Transportwege komplex. Das Projekt A10 quantifiziert die volumenspezifischen Massentransportkoeffizienten (kLa) in mizellaren Lösungsmittelsystemen, thermomorphen Phasensystemen und Pickering-Emulsionen. Ziel des Projekts ist es, ein grundlegendes Verständnis des Gas/Flüssig-Massentransports in den im SFB/TR 63 betrachteten reaktiven Phasensystemen zu entwickeln und ein Modell bereitzustellen, das die verschiedenen Transportwege zwischen allen beteiligten Phasen beschreiben kann.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt

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Das Vorhaben Kompetenzzentrum eMobility greift die strukturbedingten Herausforderungen auf und entwickelt im Rahmen eines neu zu gründenden Kompetenzzentrums Lösungen in wichtigen Teilbereichen, welche die Kooperation zwischen KMU und universitärer Forschung und Lehre deutlich stärken. Das Wissen kann direkt in die betroffene Zulieferindustrie überführt werden und dort dazu beitragen, den Strukturwandel erfolgreich zu managen und neue wirtschaftliche Chancen zu nutzen. Neben der primären Zielsetzung des Aufbaus und Transfers von Kern-Know-How steht vor allem die langfristige Verankerung gewonnener Erkenntnisse in beschäftigungswirksamen wirtschaftlichen Strukturen im Vordergrund.

Das IAF verantwortet innerhalb des Vorhabens das Teilprojekt Gesamtfahrzeug. Im Focus der Forschung steht der Einsatzes neuartiger Antriebssysteme unter Realbedingungen. Als strategischer Forschungsansatz, getragen durch eine der Nachhaltigkeit verpflichteten Entwicklungsanspruch, steht die Langlebigkeit und damit Instandsetzungsfähigkeit elektromobiler Gesamtsysteme, hierbei speziell der Elektrospeichersysteme. Hierbei konzentrieren sich die Arbeiten auf die Entwicklung und Erprobung einer wartungsfreundlichen Energiespeichertechnologie in Modulbauweise, neue, einfache Systemarchitekturen für Fahrzeugsteuerungen und die systemische Gestaltung von Spezialanwendungen rund um die Batteriekonfektionierung.

Im Teilprojekt "Inhärent sichere Batterien für die Elektromobilität" getragen vom Institut für Apparate- und Umwelttechnik (IAUT) und vom Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik (ISUT) wird die folgende Thematik bearbeitet:

Die Verwendung bestimmter chemischer Verbindungen (reaktiv, toxisch, feuergefährlich) im Zusammenhang mit hohen Energiedichten (und der damit verbundenen hohen Wärmefreisetzung) bei Lithium-basierten Batterien stellt ein nicht zu vernachlässigendes Risiko dar. Zu hohe Temperaturen können bei Lithium-Batterien zu Druckaufbau in der Zelle, Austritt brennbarer Gase, Zellenbrand, bis hin zum sich selbst verstärkenden, explosionsartigen Abbrennen der Batterie führen (Thermal Runaway).

Im Teilprojekt werden die Mechanismen unkontrollierter Reaktionsentwicklung in Speicherbatterien hoher Kapazität untersucht. Ziel ist, geeignete in-situ-Detektionstechniken zur Erkennung früher Phasen der Reaktionsentwicklung zu identifizieren und neuartige Verfahren zur Reaktionshemmung bzw. -unterbindung zu entwickeln.

Die Arbeiten erfolgen innerhalb der institutsübergreifenden Forschergruppe für Elektromobilität Editha.

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In Zusammenarbeit mit Firma Dr. Weigel Anlagenbau GmbH wird ein Verbundprojekt (Projektnummer: 2004/00018) zum Thema "Anlage und Verfahren zur Aufbereitung von Gülle in Verbindung mit der Gewinnung von Wertstoffen (Kurztitel: Anlage zur Güllebeseitung)" bearbeitet, welches durch das Land Sachsen-Anhalt mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (FuE-Verbundförderung) gefördert wird.

Gülle setzt sich hauptsächlich aus tierischen Ausscheidungen wie Urin und Kot zusammen und wird in der Land- und Forstwirtschaft aufgrund des hohen Gehalts an gebundenem Stickstoff, Phosphor und Kalium als natürlicher Dünger auf Nutzflächen eingesetzt. In Deutschland werden jährlich über 200 Millionen Tonnen Gülle auf Feldern, Wiesen und Äckern ausgefahren. Landwirte und Betriebe müssen sich bei der Ausbringung der Gülle auf landwirtschaftlichen Flächen an den rechtlichen Beschränkungen der Düngeverordnung (DüV) orientieren und dürfen bei bestimmten Witterungsbedingungen wie Überschwemmungen oder Frost sowie während der winterlichen Kernsperrzeit keine Gülle ausfahren. Durch die regelmäßigen tierischen Ausscheidungen entstehen auch außerhalb der Gülle-Zeiten größere Güllemengen, die erhöhte Lagerkapazitäten in geschlossenen oder offenen Silosystemen erforderlich machen. Je nach Tierart wird Gülle in verschiedene Gruppen wie Schweine- oder Rindergülle differenziert und unterscheidet sich diesbezüglich auch in der Zusammensetzung der enthaltenen Nährstoffe. Durch bestimmte Inhaltsstoffe birgt Gülle in übermäßig großen Ausbringungsmengen verschiedene Gefahren und Risiken für die Umwelt, wenn Stoffe wie Ammonium oder Nitrat durch Einsickerungen in tiefere Bodenschichten gelangen und sich so beispielsweise in Grund- und Oberflächenwasser verteilen können. Das alles zu verhindern soll in Rahmen dieses Forschungsprojektes eine neuartige Wirbelschichtanlage zur Trocknung von Gülle und zur Gewinnung von Feststoffdünger in einem geschlossenen Kreistrocknungsprozess im Niedertemperaturbereich konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen werden.

Durch die Zusammenarbeit zwischen Forschung (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) und Apparatebau (Firma Dr. Weigel Anlagenbau GmbH) soll nach der Projektlaufzeit (Oktober 2019 - September 2021) eine wirbelschichtbasierte Lösung des Gülle-Problems im Industriemaßstab bestehen.

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Es werden die Explosionseigenschaften hybrider Gemische, also Stoffgemische, bei denen mindestens zwei oxidierbare Komponenten in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen, untersucht. Standardisierte Untersuchungsverfahren z.B. für die Mindestzündtemperatur und die Mindestzündenergie von Gas/Luft-Gemischen oder von Staub/Luft-Gemischen eignen sich dafür nicht von vornherein. Deshalb sind diese weiterzuentwickeln bzw. neue Untersuchungsverfahren zur Kenngrößenbestimmung zu entwickeln.

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Von Ostdeutschland soll eine Revolution in der Wasserstoffwirtschaft ausgehen. Sie kann die Energiewende entscheidend beflügeln und nachhaltige Chemie im mitteldeutschen Chemiedreieck ermöglichen. Das Projekt "HYPOS Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany” weist den Weg, wie der in Abhängigkeit vom Wetter unterschiedlich stark anfallende Strom aus Wind- und Solarkraftanlagen in den speicherfähigen chemischen Energieträger Wasserstoff  gewandelt wird. Abnehmern sollen dadurch stets die erforderlichen Energie- und Stoffmengen bedarfsgerecht verfügbar gemacht werden. Um das zu erreichen soll er durch spezielle chemische Verfahren in Wasserstoff umgewandelt, gespeichert, transportiert und kontinuierlich genutzt werden.

Das überregionale und interdisziplinäre HYPOS-Konsortium verfolgt zur Verwirklichung seiner Vision einen fachübergreifenden Konzept- und Projektansatz:Die vorgesehenen Forschungs- und Entwicklungsleistungen werden auf die optimale Umwandlung und Speicherung von Strommengen aus erneuerbaren Quellen in den chemischen Energieträger Wasserstoff ausgerichtet. Gleichzeitig wird die wirtschaftliche und gesellschaftlich akzeptierte Integration dieser erneuerbaren Energieträger in die Versorgungsinfrastruktur vorangetrieben. 
Die Abteilung Anlagentechnik und Anlagensicherheit am IAUT steht innerhalb des Projektkonsortiums für das Querschnittsthema "Sicherheit".

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Insbesondere bei Busunfällen mit Brandentwicklung können einzelne Unfälle sehr schwer sein und viele Mitreisende betreffen. In den vergangenen Jahren wurde eine Vielzahl von Aspekten des Brandschutzes in die internationalen fahrzeugtechnischen Vorschriften eingebracht, wie z.B. Brandmelder und Löschsysteme. Weiterhin wurden die vorgeschriebenen Prüfungen zur Brandgeschwindigkeit und zum Tropfverhalten fortgeschrieben. Offen geblieben ist, inwieweit auch die Toxizität der Rauchgase beim Brand von Busmaterialien zu limitieren ist. Im Projekt FE 82.0377/2009 "Ausbreitung und Toxizität von Rauch bei Busbränden" hat sich gezeigt, dass das Verfahren zur Bestimmung der Toxizität von Rauchgasen aus dem Bahnbereich und die Methode der Grenzwertermittlung nicht optimal für eine Anwendung im Busbereich sind. Außerdem wurden mittlerweile die in Bussen verbauten Materialen vor dem Hintergrund geänderter Vorschriften weiterentwickelt. Es bestehen deshalb die Fragen, wie ein auf Busse angepasstes vereinfachtes Verfahren zur Toxizitätsbestimmung aussehen kann, ob es mit der Verwendung nur der überwiegend (masse- oder volumenbezogen) verbauten Materialien (z.B. Material von Decke, Wand, Boden und Sitzen) auskommen kann, und ob, und wie man die für die Toxizität essentiellen Gaskomponenten berücksichtigen kann.

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Quecksilber und seine Verbindungen haben schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Internationale und europäische Vereinbarungen und Richtlinien regeln die Verwendung von Quecksilber und dessen Eintrag in die Umwelt.
Mit den heute eingesetzten Minderungsmaßnahmen wird Quecksilber in relevanten Industriesektoren wie Großfeuerungsanlagen, Metall- und Nichteisenmetallindustrie sowie Zementindustrie aus dem Prozess ausgeschleust. Allerdings werden die mit Quecksilber verunreinigten Abfälle und Nebenprodukte häufig in anderen Prozessen als Sekundärrohstoffe wieder eingesetzt. Mit diesem Vorgehen werden Quecksilberemissionen zwar lokal verringert, aber an anderer Stelle neue Emissionen erzeugt bzw. Quecksilber mit den Produkten großflächig verteilt. Echte Quecksilbersenken, mit denen das Quecksilber dauerhaft aus den Kreisläufen ausgeschleust wird, gibt es in vielen Bereichen nicht.
Aus den vorgenannten Gründen wird das spezifische Freisetzungsverhalten für relevante industrielle Quellen und Sektoren unter Berücksichtigung des Quecksilbereintrags in die Produkte untersucht und dokumentiert. Beginnend mit einer Literaturrecherche wird der Stand des Wissens zu Emissionen und bereits verwendeten Minderungsmaßnahmen in verschiedenen Sektoren erhoben. Darauf aufbauend wird untersucht, ob Minderungsmaßnahmen einer Branche auf andere Branchen übertragbar sind.
Neben aktuellen Forschungsergebnissen und technischen Entwicklungen werden auch ökonomische Fragen berücksichtigt.

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Quecksilber und seine Verbindungen sind neurotoxische Umweltschadstoffe. Die Minamata Konvention der Vereinten Nationen (UNEP) strebt eine Minderung der anthropogenen Quecksilberemissionen an.

Der Quecksilbergehalt von Brennstoffen wird in der Feuerungen weitgehend mit den Rohabgasen verflüchtigt. Ein Teil der Quecksilberemissionen aus der Verbrennung ist durch den Hausbrand  bedingt. Hier wird das Quecksilber ohne nennenswerte Abscheidung erdnah emittiert.

Ziel des Vorhabens ist es zunächst eine Datenbasis für die in Deutschland durch den Hausbrand bedingten Quecksilberemissionen zu entwickeln. In einem zweiten Schritt sollen dann Kriterien für einen quecksilberarmen Hausbrand entwickelt werden.

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In Deutschland sterben pro Jahr etwa 400 Menschen durch Brände. Der überwiegende Teil davon kommt im Privatbereich ums Leben und etwa 80 % der Brandopfer durch die Intoxikation mit den Bestandteilen von Brandrauch. Erschwerend kommt hinzu, dass Brände sich heutzutage sehr viel schneller entwickeln als noch vor 30 bis 40 Jahren.
Unter diesen Gesichtspunkten kommt der frühestmöglichen Entdeckung von Vorgängen, die zum Brand führen können, eine wachsende Bedeutung zu. Bei den vorhandenen Systemen zur Branderkennung (Rauchwarnmelder, Wärmemelder, Gasdetektoren) muss bereits eine gewisse Entwicklungsphase des Brandes eingetreten sein, um die Detektion zu ermöglichen.
Ziel 1 des Vorhabens ist deshalb die messtechnische Erkennung von Vorstufen eines Brandes. Damit soll einerseits mehr Zeit für die Selbstrettung gewonnen werden, andererseits soll die Frist bis zur Alarmierung von Einsatzkräften signifikant verkürzt werden. Auf Grundlage der gewonnenen Daten soll eine neue Generation von Branddetektoren begründet werden, die mit deutlich verkürzter Reaktionszeit arbeitet.
Ziel 2 des Vorhabens ist die Gewinnung von Daten über den Löscherfolg von Selbsthilfemitteln in Abhängigkeit von Brandausmaß und Fertigkeiten der handelnden Personen. Brandfrühsterkennung und frühe Selbsthilfe können damit in ihrem Zusammenwirken als System zur effektiven Bekämpfung von Entstehungsbränden entwickelt werden. 
Unterstützt werden die experimentellen Untersuchungen durch numerische Simulationen zur Brand- und Rauchausbreitung in Räumen, um die Strömungspfade der Brandindikatoren detailliert zu ermitteln.

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In Deutschland sterben pro Jahr etwa 400 Menschen durch Brände. Der überwiegende Teil davon kommt im Privatbereich ums Leben und etwa 80 % der Brandopfer durch die Intoxikation mit den Bestandteilen von Brandrauch. Erschwerend kommt hinzu, dass Brände sich heutzutage sehr viel schneller entwickeln als noch vor 30 bis 40 Jahren.
Unter diesen Gesichtspunkten kommt der frühestmöglichen Entdeckung von Vorgängen, die zum Brand führen können, eine wachsende Bedeutung zu. Bei den vorhandenen Systemen zur Branderkennung (Rauchwarnmelder, Wärmemelder, Gasdetektoren) muss bereits eine gewisse Entwicklungsphase des Brandes eingetreten sein, um die Detektion zu ermöglichen.
Ziel 1 des Vorhabens ist deshalb die messtechnische Erkennung von Vorstufen eines Brandes. Damit soll einerseits mehr Zeit für die Selbstrettung gewonnen werden, andererseits soll die Frist bis zur Alarmierung von Einsatzkräften signifikant verkürzt werden. Auf Grundlage der gewonnenen Daten soll eine neue Generation von Branddetektoren begründet werden, die mit deutlich verkürzter Reaktionszeit arbeitet.
Ziel 2 des Vorhabens ist die Gewinnung von Daten über den Löscherfolg von Selbsthilfemitteln in Abhängigkeit von Brandausmaß und Fertigkeiten der handelnden Personen. Brandfrühsterkennung und frühe Selbsthilfe können damit in ihrem Zusammenwirken als System zur effektiven Bekämpfung von Entstehungsbränden entwickelt werden.
Unterstützt werden die experimentellen Untersuchungen durch numerische Simulationen zur Brand- und Rauchausbreitung in Räumen, um die Strömungspfade der Brandindikatoren detailliert zu ermitteln.

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Zielsetzung des Projekts ist eine umfassende Fehlerbetrachtung sowie Einfluss- und Toleranzanalyse für numerische Strömungssimulationen von Brandszenarien in komplexen Gebäudestrukturen. Dabei sollen insbesondere die baulichen Gegebenheiten kerntechnischer Anlagen sowie eine mögliche anschließende atmosphärische Ausbreitung radioaktiver Isotope im Brandfall berücksichtigt werden.
Dies alles wird unter vollständiger Berücksichtigung einer Toleranz- und Fehlerbetrachtung durch Monte-Carlo-Simulationen mit statistisch verteilten Eingangsparametern durchgeführt. Hierzu werden massiv-parallele Computer (Supercomputer) eingesetzt und Anpassungen und Weiterentwicklungen bestehender Programmcodes (OpenFOAM) vorgenommen. Die Bewertung des Ereignisspektrums, verursacht durch die explizite Berücksichtigung der Schwankungen in den unsicheren Parametern, führt dann zu einer möglichen Verwendung der Ergebnisse im Rahmen probabilistischer Sicherheitsanalysen….

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Die Bewältigung eines Krisen- oder Katastrophenfalls, besonders die Evakuierung von körperlich, geistig oder altersbedingt beeinträchtigten Menschen aus einer Gefahrenlage stellt für Einsatzkräfte und Pflegepersonal eine besonders hohe Anforderung dar. Eingeschränkte Mobilität oder körperliche Behinderung erschweren die Möglichkeit einer Selbstrettung erheblich. Um Evakuierungsprozesse und Abläufe bewerten und vorhersagen zu können, werden Methoden wie z. B. Evakuierungssimulationen eingesetzt. In den Computersimulationen können bestimmte Grundszenarien berücksichtigt werden, um Bewegungsabläufe und Personenströme berechnen zu können. Allerdings berücksichtigen die derzeitigen Berechnungsmodelle keine Personengruppen, in denen Menschen mit Behinderung oder altersbedingten Beeinträchtigungen enthalten sind. Durch definierte Übungsszenarien mit beeinträchtigten Personen können qualitative Aussagen und quantitative Daten zur Beschreibung von Bewegungsschemen abgeleitet werden. Diese qualitativen und quantitativen Datensätze dienen als Grundlage zur Erweiterung von Berechnungsmodellen.

In dem Forschungsprojekt SiME soll durch interdisziplinären Zusammenwirken von universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen sowie von mittelständischen Unternehmen eine Sicherheitsstrategie geschaffen werden, die bei der Vermeidung und Bewältigung ziviler Schadensszenarien hilft. Konkret soll eine verbesserte Sicherheitsstrategie eine sichere Evakuierung beeinträchtigter Personen aus Gefahrenlagen unter Berücksichtigung der zusätzlich benötigten Zeit und eventuell notwendiger Fluchtwegsanpassungen ermöglichen.
 
BMBF-FKZ: 13N13948

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Obwohl  mit komprimierter Luft aufgeladener Löschschaum bereits in den 30er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelt wurde, sind die genauen Wirkmechanismen weitgehend unbekannt geblieben. Trotz Reduzierung der spezifischen Wärmekapazität auf etwa ein Drittel derer von Wasser zeigt die empirische Beobachtung für viele Brände einen besseren Löscherfolg. Einige Brände, in die z.B. große Mengen Kunststoffe oder brennbare Flüssigkeiten involviert sind, lassen sich offensichtlich mit Druckluftschaum wesentlich effizienter löschen als mit herkömmlicher Schaumausbringung. Zudem darf erwartet werden, dass die größeren Wurfweiten der Druckluftschäume die Sicherheit der Einsatzkräfte verbessern.  

Die Gesamtziele des Vorhabens AERIUS bestehen in der Aufklärung der bisher unzureichend bekannten Wirkmechanismen von Druckluftschäumen im Zusammenspiel von Reaktandentrennung und Wärmeentzug, in der wissens- (statt bisher rein erfahrungs-)basierten Applikation von Druckluftschaum auf Großbrände, in der besseren Beherrschung komplexer Großschadenslagen durch die Feuerwehren mittels des Einsatzes von Druckluftschaumsystemen (Compressed Air Foam Systems - CAFS) bei gleichzeitiger Erhöhung des Sicherheitsniveaus für die Einsatzkräfte. 
 
Dies wird erreicht durch die im Antrag beschriebenen Forschungsaktivitäten zu den wissenschaftlichen Grundlagen, die Validierung dieser Grundlagen an Realbrandszenarien, die Ableitung einsatztaktischer Grundsätze und die Übertragung dieser in die Ausbildung sowie in Handlungsempfehlungen für die Feuerwehren bis zur Erstellung pränormativer Dokumentationen.

BMBF-FKZ. 13N13630 13N13633

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In Zusammenarbeit mit Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. (PPM) und Pharmazeutisches Kontroll- und Herstellungslabor GmbH (PKH) wird ein Projekt zum Thema "Entwicklung eines Verfahrens zur Einarbeitung von Harnstoff in eine Salbengrundlage für die Entwicklung eines Keratolytikums" bearbeitet, welches durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programmes "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand" (ZIM) gefördert wird. Im Rahmen dieses Kooperationsprojektes soll ein Verfahren entwickelt werden, um Harnstoff in einer bestimmten Partikelgröße in eine wasserfreie Salbengrundlage (z. B. Vaseline) einzubringen, um diese Grundlage für die Entwicklung einer Hautsalbe zu nutzen. Der Lösungsansatz besteht darin, den Harnstoff in Lösung zu bringen und mittels unterschiedlicher Verfahren direkt in der Salbengrundlage zu mikronisieren und anschließend in Wirbelschichten mit induktiver Energieeinbringung zu trocknen.

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EMRIS - Emerging risks of smouldering fires  - is a project that addresses the problem of hazardous low-temperature reactions in porous solids like biomass, fossile fuels, waste materials, foams etc. At circumstances, heat produced in low-temperature chemical reactions cannot entirely be dissipated. This leads to a temperature increase inside the porous material which further accelerates the ongoing reactions. Eventually, this positive feedback loop ends in a fire.
In the project the conditions for such incidents will be studied. The prevailing physical parameters like reaction front velocity, heat release and concentrations of reaction products will be studied under boundary conditions which reflect practical applications.

The project is a cooperation between Stord-Haugesund University College in Norway, University of Lund in Sweden and Otto von Guericke University Magdeburg, Germany. Funding is provided by the Research Council of Norway.

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ENISFER is the European Network of Industrial Systems and Facilities for Exploration of Emerging Risks within the EU-VRi organization and tools. This network is in operation since the beginning of 2012, with large industrial companies and renown research organizations among its elite pool of partners.

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Für Tanklager sind Bereiche festzulegen, in denen mit dem Auftreten explosionsfähiger Atmosphäre zu rechnen ist, sogenannte Ex-Zonen. Aufgrund  von Betriebserfahrungen ergibt sich die Vermutung, dass die Zoneneinteilung nach gegenwärtigen regularien übermäßig konservativ ist. Neuere Überlegungen aus anderen Ländern deuten darauf hin, dass die Ex-Zonen um Tanks in ihren Abmessungen reduziert oder herabgestuft werden können.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens soll deshalb näher untersucht und durch entsprechende Messungen und Berechnungen abgesichert werden, welche Konturen von Ex-Zonen sich an den  Tankanlagen tatsächlich ausbilden und wie diese mit den bisher unterstellten Ex-Zonen vergleichbar sind.

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Den Bereichen an und um Tankanlagen für brennbare Flüssigkeiten werden gemäß der Technischen Regeln für Gefahrstoffe 509 (TRGS 509) explosionsgefährdete Zonen (Ex-Zonen) zugeordnet. Die Ex-Zonen selbst sind allerdings über Häufigkeitsklassen zündfähiger Freisetzungen definiert, sodass die Zoneneinteilung durch die TRGS nicht der realen Häufigkeitsverteilung unter Betriebsbedingungen entsprechen muss und die zugeordnete Zoneneinteilung i.d.R. sehr konservativ ist.

Zu den möglichen Zündquellen einer Ex-Zone sind Naturphänomene wie Blitze zu zählen, weswegen durch die TRBS 2152 und die DIN EN 62305 Ansprüche an Blitzschutzanlagen vorgegeben werden. Auf diesen Grundlagen müssten bei Beibehaltung der Zoneneinteilung an einer Vielzahl von Tankanlagen in Deutschland kostenintensive Erneuerungen und Erweiterungen hinsichtlich des Blitzschutzes durchgeführt werden.
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden reale Konzentrationsverteilungen gemessen und die daraus ermittelten Ex-Zonen mit der vorherigen Zonenzuteilung verglichen. Motiviert ist dies durch die Vermutung, dass die tatsächliche Häufigkeit und räumliche Ausdehnung von Ex-Zonen im Bereich von Tanklagern signifikant von der zugeordneten Häufigkeit und räumlichen Ausdehnung abweichen und bei neuer Zoneneinteilung Erweiterungen des Blitzschutzes neu bewertet werden können. Hierbei soll nicht die Sicherheit der Anlage verringert, sondern geprüft werden, ob sich mit einem hohen Maß an Sicherheitstoleranz der Bereich der Überkonservativität reduzieren lässt.

Die Untersuchung und Bestimmung von realen Konzentrationsverteilungen brennbarer Flüssigkeitsdämpfe erfolgt durch ein geeignetes Messgerätenetz. Hierfür werden ein repräsentativer Schwimmdachtank für Ottokraftstoff und dessen Umfeld mit Messsonden ausgestattet, die über einen Zeitraum von einem halben Jahr bei allen denkbaren Betriebszuständen real auftretende Stoffkonzentrationen messen. Wetter und Betriebszustand werden synchron erfasst, um Korrelationen zu Umgebungsbedingungen mit abbilden zu können.
Sinn ist die Schaffung einer statistisch signifikanten Datenbasis zur Definition einer messwertbasierten Ex-Zoneneinteilung. Darauf aufbauend kann eine messwertbasierte Risikobewertung durchgeführt werden.
Falls während des Messprogrammes fortlaufend keine relevanten Konzentrationen detektiert werden, besteht des Weiteren die Option nicht auszuschließende und i.d.R. nicht umgehend registrierte Störungen innerhalb des Normalbetriebs zu betrachten, um allen Anforderungen des Explosionsschutzes gerecht zu werden. Die dabei herangezogenen Freisetzungsszenarien sollen sowohl messtechnisch, als auch durch numerische Simulationen untersucht werden.

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Methoden der Branddetektion beruhen entweder auf der Freisetzung von Rauch oder Wärme. Bis zu einer detektierbaren Signalstärke vergehen mehrere Minuten, die für eine frühzeitige Alarmierung der Feuerwehr bzw. für die Selbstrettung von Personen fehlen. Mit Hilfe innovativer Detektionsmethoden soll die Entwicklung von Wärme und von Reaktionsprodukten in einem Temperaturbereich (etwa 150 °C bis 400 °C) erfasst werden, in dem man nach bisheriger Auffassung noch nicht von einem Brand spricht. 
In diesem Temperaturbereich muss jedoch zunächst herausgefunden werden, welche Brandstoffe welche Reaktionsprodukte in welcher Stoffmengenkonzentration freisetzen, um für diese Reaktionsprodukte sensitive Detektionstechniken entwickeln zu können. 
Das Verbundvorhaben zwischen Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Otto-von-Guericke-Universität und dem Zentralverband der elektrotechnischen Industrie e.V. widmet sich der chemisch-analytischen Untersuchung von Zersetzungs- und Oxidationsvorgängen in dieser frühesten Brandphase für "repräsentative" Brandstoffe und Stoffgemische aus dem Industrie- und Gebäudebereich, z.B. Schaum- und Dämmstoffe, Kabelisolierungen, elektronische und elektrotechnische Bauteile.
Im Ergebnis soll das Design einer neuen Generation von Branddetektoren möglich werden, um die Alarmierungszeiten für die Brandbekämpfung zu verkürzen.

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Eine qualitativ hochwertige Planung der nichtpolizeilichen Gefahrenabwehr unter Berücksichtigung  aktueller  Schutzziele  erfordert zwingend  eine kritische, objektive Evaluierung wesentlicher Parameter des Systems „Feuerwehren“. Ein zukunftsfähiges Feuerwehrsystem erfordert gegenüber der statischen Planungsgrundlage der O.R.B.I.T.-Studie eine moderne dynamische Planungsgrundlage. Diese wiederum muss in hinreichender Weise sicherheitlichen Prämissen genügen, weshalb diese evaluiert werden müssen. Das Ergebnis dieser Evaluierung eröffnet eine aktualisierte und erneuerte Grundlage für Handlungsalternativen bzw.  Entscheidungsmöglichkeiten  zum  Zweck  einer  allfälligen  Ertüchtigung  und  demzufolge Zukunftsfähigkeit  des  Feuerwehrsystem. Nutznießer  der  Ergebnisse  des  darauf  ausgerichteten Forschungsvorhabens TIBRO sind  vorrangig die Endanwender, das heißt unmittelbar die  für Feuerwehren  zuständige  Führungskräfte, Verwaltungsinstanzen und politisch Verantwortlichen.  Des  Weiteren  partizipieren  alle auf  das  Feuerwehrwesen  ausgerichtete  Herstellerfirmen,  Ausbildungsanbieter  und  die  Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen von den Forschungsergebnissen. Das Forschungsgesamtziel ist der wissenschaftlich fundierte Unterbau eines zukunftsfähigen Feuerwehrsystems im Rahmen einer leistungs- und anpassungsfähigen Sicherheitsarchitektur.

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Sicherheitsleittechnik in kerntechnischen Anlagen besteht zum Teil noch aus analogen Systemen. Mit der Umstellung von Prozess- und Sicherheitsleittechnik auf digitale Signalverarbeitung ist eine Methodik zu entwicklen, mit der der Nachweis über die erforderliche Zuverlässigkeit dieser Systemkomponenten geführt werden kann.

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iNTeg-Risk (Early Recognitionand Monitoting of emerging risks) is a EU funded flagship project with more than 100 partners from nearly all European countries inside and outside the EU. It deals with developing an applying advanced methods of risk analysis, risk management and risk governance for new technologies and for existing technologies for which the technical risks have to be considered in a new way.

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Ziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Aussagekraft und Zuverlässigkeit von Brandschutzkonzepten für Industriebauten, die nach DIN 18230-1 errichtet werden.
Im Vorhaben soll insbesondere der Teilaspekt der genauen Berechnung der Brandlast als wesentlichster Auslegungsparameter zur Festlegung von Brandabschnitten behandelt werden.
In die Berechnung der Brandlast nach DIN 18230-1 geht der sog. Abbrandfaktor (m-Faktor) ein. Dieser muss durch Messung bestimmt werden, allerdings existiert dafür bundesweit keine Messapparatur nach DIN 18230-2 mehr.
International wird das Abbrandverhalten von Stoffen durch die sog. Verbrennungseffektivität charakterisiert. Diese wird aus der Heat Release Rate (HRR) bestimmt.
Im Vorhaben soll nach einem theoretisch begründbaren Zusammenhang zwischen m-Faktor und HRR gesucht werden, um
•  bisher gemessene m-Faktoren nicht verwerfen zu müssen und
•  für das Abbrandverhalten neu hinzu kommender Stoffe durch Messung der HRR eine der DIN 18230-1 äquivalente Methode der Brandlastbestimmung zu erhalten.

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In Zusammenarbeit mit der Braunschweigischen Maschinenbauanstalt AG wurde ein Projekt zum Thema Wirbelschichttrocknung mit überhitztem Wasserdampf in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie bearbeitet, welches durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert wurde.An einer an der Otto-von-Guericke-Universität vorhandenen Heißdampf-Wirbelschicht-Versuchsanlage wurden experimentelle Untersuchungen mit Stoffsystemen aus dem Bereich der Lebensmittelindustrie durchgeführt. Diese Untersuchungen waren Grundlage für das Konzept einer neuen Heißdampf-Wirbelschicht-Anlage im Technikumsmaßstab, welche im Rahmen dieses Projektes bei der BMA errichtet wurde.

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Im Rahmen eines ZIM-Projektes zum Thema Entwicklung von verstärkenden  Rußen durch Altreifenpyrolyse wurde gemeinsam mit der Firma Carbon clean tech GmbH Burg ein neues Verfahren zur umweltgerechten Aufarbeitung von Altreifen entwickelt. Ziel dieses Projektes war die Trennung der im Altreifen enthaltenen Materialien (Stahl, Öl, Ruß. .) und die Aufarbeitung der Rußkomponente zu einem wiederverwendbarem Rohstoff.

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Das Teilprojekt Konversionsanalyse gliederte sich in die Teilgebiete Brennstoffanalyse und Konversionsanalyse. Im Teilgebiet Brennstoffanalyse wurden allgemeine Brennstoffanalysen durchgeführt. Die Ergebnisse bildeten die Grundlagen für die Auswahl der Brennstoffe und die Wahl der Zusammensetzung der Brennstoffmischungen. Die Untersuchungen zur Zusammensetzung wurden ergänzt durch die Bestimmung des Ascheerweichungsverhaltens mittels Ascheschmelzpunktmikroskops. Im Teilgebiet Konversionsanalyse wurde zur Durchführung der experimentellen Untersuchungen eine Versuchsanlage im Labormaßstab aufgebaut. Als zentrale Feuerungseinheit diente ein Wirbelschichtreaktor, zur in-situ-Analyse des Umsatzverhaltens der Brennstoffe kam eine gaspotentiometrische Sauerstoff-Festlektrolytsonde (GOP) zum Einsatz. Die GOP, im Eigenbau erstellt und dabei den apparativen sowie experimentellen Eigenheiten der Untersuchungen angepasst, detektierte die Abgaskomponenten oberhalb der Wirbelschicht bei der Verbrennung und Vergasung. Über ein Verbrauchsmodell des Konversionsmittels (O2 oder CO2) konnte dann mittels Bilanzierung der gemessenen Gaskomponenten die effektive Reaktionsgeschwindigkeitskonstante keff bestimmt werden. Diese Konstante verbindet die chemische Reaktionskonstante mit den hydrodynamischen Zuständen des Apparates und den Brennstoffeigenschaften (wie Körnung und BET-Ao) zu einer effektiven Reaktionsgeschwindigkeitskonstante. Die Modell- und Auswertealgortithmen wurden in eine Softwareroutine implementiert, so dass nach erfolgtem Umsatz des Brennstoffes die Ergebnisse unmittelbar zur Verfügung standen. Die Bestimmung von keff ist jeweils getrennt für die Oxydation und die Reduktion des Brennstoffes vorzunehmen. Deren Kombination ermöglicht durch Anwendung eines neu entwickelten Reaktormodells die Ableitung von keff-Werten für einzelne Betriebspunkte bei der Luftvergasung.

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Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Untersuchung von mehrstufigen Strahl- und Wirbelschichten, in denen sehr kleine Partikel thermischen Belastungen unterzogen werden, wobei die Partikel mehrere Stufen durchlaufen, in denen ihnen neben mechanischer Energie auch thermisch Energie zugeführt werden kann.  Dazu wird am Institut für Apparate- und Umwelttechnik eine halbtechnische Versuchsanlage zur Strahlschicht- und Wirbelschichttechnik, die mit entsprechender moderner Mess- und Regelungstechnik ausgerüstet ist konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen. Die Untersuchungen sollen zur theoretischen Durchdringung des Prozesses und zur Schaffung von Berechnungsgrundlagen für mehrstufige Strahlschichtanlagen dienen.

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Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit dem Monitoring von einzelnen Feststoffpartikeln in Wirbelschichten. Durch ein neues Messsystem sollen einzelne Feststoffpartikel in einer Strahl- und in einer Wirbelschicht auf Grund ihres Magnetfeldes berührungslos mit eine hohen Messfrequenz in ihren drei Ortskoordinaten und in ihrer Rotation verfolgt werden. Dazu werden neben dem Messsystem die am Institut für Apparate- und Umwelttechnik vorhandenen halbtechnischen Versuchsanlagen zu Strahlschicht- und Wirbelschichttechnik, die mit weiterer moderner Mess- und Regelungstechnik ausgerüstet sind genutzt. Die Messungen sollen zur theoretischen Durchdringung des Prozesses und zur Schaffung von Berechnungsgrundlagen für Strahlschichtanlagen dienen.

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Die mikroskopischen Bruchmechanismen und -gesetze, die in der ersten Förderperiode am Einzelpartikel und an einer Prallapparatur mit einem verdünnten Partikelstrom geringer Konzentration untersucht wurden, sind auf die Vorgänge in trockenen sowie flüssigkeitsbedüsten Gas/Feststoff-Wirbelschichten mit einer Partikelanzahl von bis zu 1015 Partikeln mit zahlreichen und zyklisch wiederkehrenden Partikel-Partikel- sowie Partikel-Apparatewand-Stößen bei unterschiedlichen Auftreffkräften zu erweitern. Dazu sind sowohl theoretische Modellierungs- sowie Simulationsarbeiten wie auch experimentelle Untersuchungen an bereits existierenden Wirbelschichtanlagen des Institutes im halb- und großtechnischen Maßstab (5 kg bis 500 kg) unter Variation von Betriebsparametern wie Gasgeschwindigkeit, Temperatur, Verweilzeit, Schichtmasse und Partikeldurchmesser mit den Versuchsgütern aus dem ersten Antragszeitraum (-Al2O3, Zeolith, Köstrolith, Natriumbenzoat) sowie zusätzlichen Materialien durchzuführen.

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Es sollen die Mikro-Makro-Übergänge der mechanischen Beanspruchung mehrschichtig ummantelter Partikel unter Berücksichtigung der Diffusions-, Trocknungs- und Reaktionsvorgänge untersucht, modelliert und numerisch simuliert werden, die in Wirbelschichten vorzugsweise zur Katalyse sowie zur Adsorption und Desorption eingesetzt werden. Insbesondere ist der Einfluss des Herstellungsprozesses durch Granulation, Agglomeration und Coating und damit des Partikelaufbaus (Porosität, Dichte, Schichtdicke, Fehlstellenverteilung) auf die mechanische Stabilität zu analysieren. Bezüglich der Verknüpfung mit Populationsbilanzen sind Bruchfunktionen bzw. Abriebwahrscheinlichkeiten (-koeffizienten) ableitbar. Dazu sind selektiv trennende Adsorber für Gasphasenreaktionen oder imprägnierte (VOx/-Al2O3) bzw. schalenartig aufgebaute Katalysatoren (VPO) für Oxidationsreaktionen mit einer sehr festen, porösen Schale (z. B. Ton) zu ummanteln, um Bruch bzw. Abrieb in der Wirbelschicht zu verringern bzw. zu vermeiden.

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Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der experimentellen Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten in Strahl- und Wirbelschichten. Dazu werden die am Institut für Apparate- und Umwelttechnik vorhandenen halbtechnischen Versuchsanlagen zu Strahlschicht- und Wirbelschichttechnik, die mit moderner Mess- und Regelungstechnik ausgerüstet sind genutzt. Die Messungen werden an verschiedenen Modellsubstanzen durchgeführt werden und sollen zur theoretischen Durchdringung des Prozesses und zur Schaffung von Berechnungsgrundlagen für Strahlschichtanlagen dienen.

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Beim Rösten Von körnigen Gütern insbesondere von pflanzlichen Produkten entstehen eine Reihe von umweltschädigenden geruchsbelastenden und toxischen Substanzen, die durch entsprechende verfahrenstechnische und apparative Gestaltung der Röstanlagen vermindert bzw. gänzlich beseitigt werden können. Das Forschungsprojekt  beschäftigt sich mit der Prozessführung der Röstung am Beispiel von Bohnenkaffee und mit der Entwicklung entsprechender anlagentechnischer Lösungen, bei denen es möglich ist, ohne katalytische oder anderweitige Nachverbrennung der Röstgase alle Anforderungen des Umweltschutzes zu erfüllen.

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Für die schonende Entfernung von Hexan aus Raps-Extraktionsschroten nach der Miscella-Extraktion können mit Inertgasen oder Lösungsmitteldämpfen betriebene Wirbelschichten eingesetzt werden. Im Forschungsthema sollen auf umwelt- und produktschonende Weise Möglichkeiten entwickelt werden, derartige Verfahren sicher apparatetechnisch zu gestalten und energetisch optimieren zu können. Es werden sowohl experiementelle als auch theoretische Arbeiten durchgeführtr.

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Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entfernung der Flüssigkeiten von mit Kohlenwasserstoffen und anderen Flüssigkeiten beladenen Feststoffpartikeln durch deren Fluidisation in gasbetriebenen Strahl- oder Wirbelschichten. Durch den intensiven Wärme- Stoff- und Impulstransport in derartigen Systemen soll es gelingen, die Lösungsmittel auf schnelle und schonende Art vom Feststoff zu trennen. Für die Entwicklung dieses Konzeptes werden zunächst an kapillarporösen Modellsubstanzen, die mit definierten Flüssigkeiten beladen sind, experimentelle Untersuchungen durchgeführt.  Dazu wird am Institut für Apparate- und Umwelttechnik eine halbtechnische Versuchsanlage zur Strahlschicht- und Wirbelschichttechnik, die mit entsprechender moderner Mess- und Regelungstechnik ausgerüstet ist genutzt. Die Untersuchungen sollen zur theoretischen Durchdringung des Prozesses und zur Schaffung von Berechnungsgrundlagen für großtechnische Desolventisierungsanlagen dienen.

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Auf der Basis einer an der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg angemeldeten und durch die Firma Dr. Weigel Anlagenbau Magdeburg GmbH apparativ realisierten patentrechtlich geschützten Lösung wird ein neues Trocknungsverfahren, bei dem die beim Trocknungsprozess abzuführende Verdampfungswärme zur Absenkung der Trocknungstemperatur bis unter die Null-grad Celsius-Grenze genutzt wird theoretisch modelliert und experimentell untersucht. Die neu Lösung ermöglicht es, thermolabile Produkte bei tiefen Temperaturen umweltschonend zu trocknen, ohne Kältemaschinen einsetzen zu müssen.

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Auf der Grundlage der im REPHYNA-Vorläufer-Projekt FKZ 03I3919 erreichten Ergebnisse werden die Verfahrensparameter einschließlich der Vorbehandlung für unterschiedliche Sprossen unter Beachtung der Qualitätsparameter optimiert. Der Verfahrensablauf soll für verschiedene pflanzliche Materialien in Abhängigkeit von der Stabilität der Inhaltsstoffe variierbar sein. Untersucht wird, ob die Verwendung eines Inertgases als Fluidisierungs- und Trocknungsmedium vorteilhaft ist. Das Konzept einer technischen Trocknungsanlage wird nach den neuen Erkenntnissen angepasst und ergänzt.

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Die Wirbelschicht-Sprühgranulation wird aufgrund des intensiven Wärme-, Stoff- und Impulstransportes sowie der Verbindung von Befeuchtungs-, Trocknungs-, Partikelaufbau-, Formgebungs-, Homogenisierungs- und Trennprozessen als kontinuierliches thermisches Verfahren für die Behandlung granularer Feststoffe eingesetzt. Flüssige Produkte, wie Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen, werden in frei fließende, staubarme, leicht dosierbare granulare Feststoffe überführt.In Wirbelschichten wird das Partikelwachstum von verschiedenen Mechanismen bestimmt: Granulation, Coating, Agglomeration, Abrieb und Bruch. Dieses Projekt ist konzentriert auf die Agglomeration, insbesondere die Modellierung und numerische Lösung von Populationsbilanzen partikulärer Systeme im Zusammenhang mit der Wärme- und Stoffübertragung. Die Modellierung der Agglomeration resultiert in einer partiellen Integro-Differential-Gleichung. Verschiedene Lösungsmethoden dieser Integro-Differential-Gleichung werden untersucht. Numerische Lösungen werden verglichen mit analytischen Lösungen für den idealen Fall der Agglomeration in Verbindung mit Keimbildung, um deren Genauigkeit zu prüfen und Richtlinien für die Wahl der besten Methode zu geben. Ein Differenzenverfahren unter Nutzung diskretisierter Populationsbilanzen wird entwickelt, um experimentelle Ergebnisse nachzurechnen.

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Ausgehend von den Ergebnissen des Vorprojektes sollen das Verfahren der Heißdampf-Wirbelschicht-Extraktion und das Konzept der technischen Anlage weiter qualifiziert werden. Schwerpunkte der Arbeit sind der Einfluss der Vorbehandlung auf die Extraktion, die weitere Optimierung der Verfahrensparameter, die Abtrennung des ätherischen Öles vom Kondensat, die Validierung des mathematischen Modells des Prozesses sowie die Untersuchung von Nutzungsmöglichkeiten des Extraktionsrückstandes.

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Mit theoretischen und experimentellen Untersuchungen wird eine verfahrenstechnische Lösung für die Aufarbeitung des frischen Pflanzenmaterials sowie für die Gewinnung und Konzentrierung der Wirkstoffe aus dem Pflanzenmaterial entwickelt und optimiert. Dazu wird neben der herkömmlichen Wasserdampfextraktion die Flüssig-Flüssig-Extraktion auch unter Einbeziehung von Resonanzschwingungen betrachtet.

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Die Herstellung von hochwertigen, frei fließenden, staubarmen und relativ abriebfesten Granulaten bzw. Agglomeraten durch Bedüsung einer Wirbelschicht aus körnigem Gut mit fetstoffhaltiger Flüssigkeit (Lösung, Suspension, Schmelze) im Rahmen dieses AiF-Forschungsprojektes erfolgt im Gegensatz zu der bisher hauptsächlich angewendeten Verfahrensweise der Fluidisierung mit einem Gas in diesem Thema mit überhitztem Wasserdampf, der im Kreislauf geführt wird. Durch die Kreislaufführung wird einerseits der Sauerstoff aus dem System ausgeschlossen (Produktbeeinflussung durch Oxidation, Brand- und Explosionsgefahr) und andererseits gelangen durch die Kondensation des überschüssigen Dampfes keine schadstoff- oder geruchsbelasteten Gase in die Umwelt. Darüber hinaus kann fast die gesamte zugeführte Wärme durch die Kondenstion des Überschussdampfes zurückgewonnen werden.

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In Fortführung der Arbeiten des Teilprojektes 7 soll im Rahmen der Forschergruppe die Wirbelschicht bezüglich ihres optimalen Einsatzes zur partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen untersucht werden. Das Hauptaugenmerk gilt dabei der oxidativen Dehydrierung von Ethan zu Ethylen. Neben dem Einsatz einer rechteckigen Gas-Feststoff-Wirbelschicht ohne Membran soll experimentell und theoretisch vor allem untersucht werden, ob eine Dosierung der Edukte vorzugsweise von Sauerstoff über eine oder mehrere in die Wirbelschicht eingetauchte Rohrmembran(en) aus Sintermetall bzw. Al2O3-Kompositwerkstoff den Umsatz und die Selektivität bei der Oxidation von Kohlenwasserstoffen positiv beeinflussen. Der Wirbelschichtreaktor hat im Querschnitt eine Breite von 100 x 100 mm und wird unter Normaldruck betrieben. Es sind verschiedene Edukt-Dosierungsstrategien zu vergleichen und unterschiedliche Katalysatoren (unimprägniert, imprägniert, beschichtet) und Reaktionsbedingungen (Ethankonzentrationen, Raumgeschwindigkeiten, Temperaturen) zu wählen. Einen wesentlichen Schwerpunkt bildet dabei die Untersuchung, inwieweit sich die intensiven Wärme- und Stoffaustauschvorgänge sowie Rückvermischungseffekte einer blasenbildenden Wirbelschicht im Vergleich zum konventionellen Festbettreaktor bzw. Rohrmembranreaktor auf das Reaktionsergebnis auswirken. In diesem Zusammenhang ist angedacht, einen zweistufigen Wirbelschichtreaktor in Modulbauweise sowie eine Strahlschicht als Sonderform der Wirbelschicht einzusetzen, die den Vorteil der räumlichen Trennung der Eduktzufuhr mit einer zirkulierenden Partikelbewegung und engen Verweilzeitverteilung verbindet.

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In ein- und mehrstufigen Wirbelschichtapparaten zur Katalyse, Adsorption und Desorption soll die Verweilzeit der Partikel im Wirbelschichtapparat lang sein. Durch die hohe Intensität der im Apparat ablaufenden Impuls-, Stoff- und Wärmetransportvorgänge und der damit verbundenen großen mechanischen Beanspruchung werden von der Partikeloberfläche Teile abgetrennt und mit dem Gas aus der Wirbelschicht ausgetragen. Dieser Vorgang führt zu einer Veränderung des Regimes der Wirbelschicht.Das Forschungsvorhaben zielt in zwei Richtungen:

• Die Entwicklung von abriebfesten Partikeln zur Katalyse, Adsorption und Desorption durch Umhüllung der Partikel.
• Die Aufstellung und Erprobung von Populationsbilanzgleichungen für mehrschichtige Partikel.

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Das Vorhaben verfolgt das Ziel, ein Verfahren zur Gewinnung der in Samen, Blättern und Blüten heimischer Gewürz- und Ölpflanzen enthaltenen ätherischen und fetten Öle zu entwickeln. Die Heißdampf-Wirbelschicht-Extraktion ist ein geeignetes Verfahren zur Gewinnung der ätherischen Öle. Im Zusammenhang mit der Festlegung optimaler Verfahrensparameter der Heißdampf-Wirbelschicht-Extraktion sind Grundlagenuntersuchungen erforderlich zur Aufbereitung des Pflanzenmaterials (Zerkleinerung, Konditionierung). An Hand der experimentellen Ergebnisse wird ein mathematisches Modell der verfahrenstechnischen Prozesse aufgestellt. Zugleich wird eine technische Anlage konzipiert.

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Es wird eine Simulationssoftware entwickelt, welche es erlaubt Modelle verschiedener verfahrenstechnischer Grundoperationen flexibel zu Anlagenmodellen zu verschalten, um das Verhalten der Gesamtanlage im stationären Zustand, in Abhängigkeit von den Parametern durch Simulation zu ermitteln. Neu dabei ist, dass das Feststoff-Partikelsystem nicht nur durch einige wenige charakteristische Parameter, sondern in seiner Gesamtheit als eigenschaftsverteiltes System behandelt wird.

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Mit dem Projekt werden die Untersuchungen im REPHYNA-Projekt Förderkennzeichen 03i3904 ausgebaut. Dabei wurden nicht nur die Kenntnisse über den Trocknungsprozeß, sondern auch über die notwendige Vorbehandlung der pflanzlichen Materialien erweitert und vertieft. Die Messung von Adsorptionsisothermen wurde durch Verfeinerung der Methodik und Vergleichsmessungen besser abgesichert. Das mathematische Modell der atmosphärischen Gefriertrocknung in der Wirbelschicht wurde zu einem heterogenen Zwei-Phasen-Modell erweitert. Die Ergebnisse der Simulation stimmen gut mit den Meßwerten überein. Für eine technische Trocknungsanlage wurde das Anlagenkonzept erarbeitet, mit der das unter Berücksichtigung der experimentellen Erfahrungen entwickelte Verfahren realisiert werden kann.

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Für den Wirbelschichtprozess ist die Resonanzschwingtechnologie für schwer fluidisierbare Stoffe, insbesondere für sehr feine Partikel der Geldart-Klassifikation A und C, von besonderem Interesse. Unter anderem Kohäsions- und Van-der-Waals-Kräfte führen bei diesen feinen Pulvern zu Partikelzusammenballungen, die bei Gasdurchströmung Risse, Kanäle oder Pfropfen bilden, jedoch zu keiner gut durchmischten fluidisierten Schicht. Durch das Aufbringen einer harmonischen Schwingung direkt auf das Gas im Wirbelschichtreaktor (Gaspulsation) erhofft man sich, dass diese schlecht fluidisierbaren Feinstpartikel auch für die Wirbelschicht-Technologie zugänglich werden. Die Gaspulsation erfolgt bei einer Frequenz, die der Eigenfrequenz der Materialschicht in der Wirbelkammer entspricht. Bei dieser so genannten Resonanzfrequenz ist für die Schwingungserregung der geringste Energieaufwand erforderlich.Der Einsatz resonanter Schwingungen lässt u.a. folgende Vorteile erwarten:

• Nutzbarkeit der Wirbelschicht-Technologie für bisher schlecht fluidisierbare Stoffe
• Verbesserung des Stoff- und Energieaustausches
• Verringerung der erforderlichen Fluidisierungsenergie
• geringere Emissionen
• Durchsatzsteigerungen
• geringere Investitionskosten durch geringere Apparateabmessungen
• bessere Steuerbarkeit des Prozesses

Ziel ist es, in arbeitsteiliger Forschung und Entwicklung von kompetenten Unternehmen und Forschungseinrichtungen in Sachsen-Anhalt die fluidische Resonanzschwingtechnologie, die entsprechende Apparate- und Anlagen- sowie auch die Messtechnik für die Prozessindustrie bis zur Marktreife voranzubringen.

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Das Projekt verfolgt das Ziel, die Wechselwirkungen zwischen Stoff- und Wärmetransport durch eine oder mehrere Membran(en) in Verbindung mit einer fluidisierten blasenbildenden Katalysator-Wirbelschicht, in die die Membranen eingetaucht sind, hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf eine chemische Reaktion experimentell und theoretisch zu untersuchen. Als Modellreaktionen sollen partielle Oxidationen von Kohlenwasserstoffen untersucht werden. Dabei sollen die Vorteile der Wirbelschicht hinsichtlich der hohen Intensität der ablaufenden Stoff-, Wärme- und Impulstransportvorgänge genutzt werden, um eine entsprechende Dosierungsstrategie bei gleichzeitiger optimaler Temperaturführung mit oder ohne eingetauchten Kühlflächen in der Wirbelschicht zu entwickeln. Die Untersuchungen sollen für eine stationäre und eine instationäre Fahrweise durchgeführt werden, wobei die sich verändernde Partikelgeometrie durch Abrieb oder Katalysatorzerfall durch entsprechende Populationsbilanzen berechnet und ihr Einfluß auf die Fluidisations- und Reaktionsbedingungen untersucht werden. Darüber hinaus soll auch das Verhalten der in die Wirbelschicht eingetauchten Membran im Zusammenhang mit dem unmittelbaren Katalysatorkontakt untersucht werden. Auf der Basis der oben genannten Untersuchungen soll ein Reaktormodell für Wirbelschichtmembranreaktoren entwickelt werden, das neben den Reaktionsbedingungen auch das Zeit-Verhalten (Raum-Zeit-Ausbeute/Desaktivierung/Abrieb/Zerkleinerung) des Katalysators und der Membran berücksichtigen soll. Um eine möglichst hohe Raum-Zeit-Ausbeute zu erzielen, sollen mehrere Wirbelschichtmodule, die je mehrere Rohrmembranen und Kühlflächen besitzen, kaskadenförmig übereinander angeordnet werden.

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Experimentelle Untersuchungen zur Charakterisierung geperlter Industrieruße im Verlauf eines bestimmten Produktionszeitraumes.

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Im Rahmen dieses Projektes wurde ein neuer Anströmboden für Wirbelschichten entwickelt, der ein flexibles Öffnungsverhältnis besitzt. Durch dieses flexible Öffnungsverhältnis läßt sich der Druckverlust des Bodens während des Betriebes ohne Außerbetriebnahme des Apparates verändern.

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Es ist ein Alternativverfahren zur halbtrockenen Rauchgasreinigung zu entwickeln, wodurch es unter Ausnutzung der sehr guten Stoff- und Übergangsverhältnisse der Wirbelschicht gelingt, die Apparatedimensionen für Rauchgasreinigungsanlagen zu minimieren und ein schüttfähiges Reaktionsprodukt in einem Verfahrensschritt zu erhalten.Die Arbeiten umfassen die Entwicklung eines physikalisch begründeten mathematischen Modells zur Berechnung der Wärme- und Stoffübergänge unter Berücksichtigung chemischer Umwandlungsmechanismen sowie experimentelle Untersuchungen.

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Als Hauptemissionsquelle des schädigenden Ammoniaks ist in Deutschland mit einem Anteil von über 80% die Tierhaltung zu nennen. Mit Hilfe der flüssigkeitsbedüsten Gas/Feststoffwirbelschicht ist ein Verfahren zu entwickeln, das zum einen das Ammoniak von der Stallabluft trennt und zum anderen im gleichen Schritt ein Granulat bildet, welches auf dem Markt als hochwertiges Düngemittel Absatz findet.Die Arbeiten umfassen die Entwicklung eines physikalisch begründeten mathematischen Modells zur Berechnung der Wärme- und Stoffübergänge unter Berücksichtigung chemischer Umwandlungsmechanismen sowie experimentelle Untersuchungen.

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Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuen, energetisch vorteilhaften Verfahrens, mit dem gefrorene, zerkleinerte Bestandteile heimischer Pflanzen schonend getrocknet und damit lagerfähig werden können. Es soll aus einer WirbelschichtGefriertrocknung bestehen, bei der unerwünschte enzymatische Reaktionen unterdrückt werden, um wertgebende Inhaltsstoffe zu erhalten. Eine Versuchsanlage für die Wirbelschichttrocknung pflanzlicher Materialien bei Temperaturen auch unter dem Gefrierpunkt wurde in Betrieb genommen. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurden verschiedene pflanzliche Materialien in der Wirbelschicht getrocknet. Um günstige Fluidisationsbedingungen zu erreichen, wurden sie vorher zerkleinert und/oder pelletiert. Es wurde nachgewiesen, daß die Trocknung von biologischen Rohstoffen mit Hilfe eines Adsorbens möglich ist. Eine Auswertung des entwickelten mathematischen Modells der Stoff- und Energietransportprozesse ergab eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen Werten.

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Im Rahmen dieses Projektes wurde der Abrieb von körnigem Gut in fluidisieren Feststoffpartikelkollektiven experimentell untersucht ind theoretisch modelliert. Die Ergebnisse sind in die Dissertation von Frau Dr. Rangelova eingeflossen.

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Die Wirbelschicht wird in zahlreichen technischen Prozessen eingesetzt. Im allgemeinen kann die Entstehung vom Abrieb und das Zerfallsverhalten die Wirtschaftlichkeit des Prozesses entscheidend beeinflussen. Infolge der hohen Intensität der ablaufenden Wärme-, Stoff- und Impulstransportvorgänge unterliegen die Feststoffpartikel einer hohen mechanischen Beanspruchung. Das führt zu einem starken Verschleiß der Partikeloberfläche und zur Veränderung des Kornspektrums. Zielstellung soll es sei durch experimentelle Untersuchungen an Granulaten unter möglichst nahen Prozeßbedingungen Kenntnis über diese Vorgänge zu erlangen und Möglichkeiten der Vorausberechnung des Partikelabriebs zu erschließen, damit die zeitaufwendigen Versuche gespart werden.

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Das Ziel des Projektes besteht in der Formulierung eines physikalisch begründeten mathematischen Populationsbilanzmodelles für das diskontinuierliche und kontinuierliche Granulieren und Umhüllen von Feststoffpartikeln mit Feststofflösungen, -suspensionen oder -schmelzen in Wirbelschichten. Damit soll es möglich sein, die sich zeitlich ändernden Partikelgrößenverteilungen hinsichtlich Anzahl und Masse im Apparat und an der Peripherie zu berechnen. Das Ziel ist die Steuerung des Prozesses in eine gewünschte Richtung, wie z.B. die Herstellung eines Granulates mit einer engen Durchmesserverteilung. Auf der Basis der Populationsbilanzen erfolgt zudem eine Beurteilung der instationären Anfahrphase und eventuell instabiler Betriebszustände, die aufgrund einer externen Klassierung und Mahlung auftreten können. Es werden Maßnahmen zum Erreichen stabiler Betriebspunkte aufgezeigt. Die experimentelle Validierung erfolgt an der Wirbelschichtanlage DN 400 des Institutes.

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Das Ziel des Projektes besteht in der Ableitung eines physikalisch begründeten mathematischen Wärme- und Stoffübergangsmodells für die Beschreibung der Temperatur- und Konzentrationsfelder von flüssigkeitsbedüsten Wirbelschichten. Das Modell soll neben der Berechnung stationärer Betriebszustände auch die Vorhersage des instationären bzw. dynamischen Verhaltens einschließlich von Lastwechseln ermöglichen. Dazu werden Wärme-, Stoff- und Impulsbilanzen aufgestellt und Benetzungs- und Abscheidevorgänge beschrieben. Hauptanwendungsgebiet ist die Wirbelschicht-Sprühgranulation und das Wirbelschicht-Coating. Die experimentelle Validierung erfolgt an der Wirbelschichtanlage DN 400 des Institutes.

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Im Rahmen des Projektes wird gemeinsam mit dem Kaffeewerk "Röst-fein" in Magdeburg ein neues Verfahren zur chargenweisen Röstung von Bohnenkaffe in der Wirbelschicht bei geschlossenem Dampfkreislauf entwickelt. Ziel dabei ist es, den Prozeß theorerisch zu modellieren und eine Lösung zu finden, die die zulässigen Abgaswerte weit unterschreitet und die Geruchsbelästigung fast vollständig unterbindet.

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Das AiF-Vorhaben Nr. 11151 B ist aus Mitteln des Bundesministers für Wirtschaft gefördert worden. Im Rahmen dieses Projektes wurden Untersuchungen zum Partikelzerfall in gasfluidisierten Wirbelschichten mit folgenden Testapparaturen durchgeführt:

• Kugelmühlen-Testapparatur
• Pneumatische Förderstrecke
• Wirbelschichtanlage DN 150.

Bei den Untersuchungen kamen selbst hergestellte Granulate und industriell gefertigte Produkte mit unterschiedlichen Zerfallseigenschaften zum Einsatz. Bei der Vorbereitung aller Untersuchungen ist dem Problem der Probenvorbereitung durch Probenteilung eine besondere Aufmerksamkeit gewidmet worden.Mit dem im Rahmen dieses Forschungsvorhabens aufgebauten Versuchsanlagen und der zugehörigen Meßtechnik kann im Sinne eines Standardverfahrens das Abriebs- und Zerfallsverhalten von Granulaten und anderen körnigen Produkten mit unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften untersucht werden.

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