Flüssighelium
Weltweit wird in den Tieftemperaturphysiklaboren verflüssigtes Helium zur Erzeugung tiefster Temperaturen eingesetzt, so auch an der TU Dresden. Mit einem Normalsiedepunkt von 4,2 K (-269°C) ist Helium das tiefstsiedenste Element. Auch die Bitzer-Professur für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik betreibt einen Heliumverflüssiger mit einer Kapazität von 27 l/h und einem 2500 l Flüssigheliumspeicher. Eine Besonderheit an dieser Anlage: Sie steht neben dem alltäglichen Verflüssigungsbetrieb auch für Forschung, sowie für studentische Forschungsarbeiten zur Verfügung.
• Thema: Wasserstoffkontaminationen in Flüssighelium
H2-Spuren im Flüssighelium bereiten vielerorts Probleme im Laborbereich. Eine genauere wissenschaftliche Untersuchung des kryogenen Systems Helium/Wasserstoff ist notwendig um ingenieurstechnische Lösungsansätze zu entwickeln.
Aktuelle Aufgabenstellungen
z.Z. Themen auf Nachfrage
Euer Ansprechpartner für den Themenbereich
© Thomas Tannert
wiss. Mitarbeiter
NameMr Dipl.-Ing. Julian Will
- Kryotechnik -
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• Thema: Heliumtransfer
Die Abfüllung von verflüssigtem Helium (LHe) in mobile Kannen beschränkt den Gesamtwirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit von Laborverflüssigern erheblich. In der Gruppe Kryotechnik werden Lösungen für den verlustarmen Transfer von LHe entwickelt und optimiert.
Aktuelle Aufgabenstellungen
Im Tieftemperaturlabor der Professur wurde erfolgreich eine Turbopumpe für Flüssighelium in Betrieb genommen. Diese wird genutzt, um eine beschleunigte und effizientere Abfüllung von mobilen Dewarkannen zu ermöglichen.
In der studentischen Arbeit soll ein CFD-Modell des bestehenden Designs aus Lauf- und Leitrad erstellt werden. Anschließend sollen die Ergebnisse (Kennlinie, Kavitationsneigung) mit experimentellen Daten validiert werden. Darauf aufbauend soll die strömungsführende Geometrie optimiert und numerisch validiert werden.
Zur Bearbeitung der Aufgabe sind erweiterte Kenntnisse im Bereich Turbomaschinen erforderlich. Kenntnisse im Bereich der numerischen Strömungssimulation sind von Vorteil.
Betreuer: Dipl.-Ing. J. Doll
In der Arbeitsgruppe Kryotechnik werden derzeit Kreiselpumpen für den Flüssighelium- und Flüssigwasserstofftransfer entwickelt. Um die betriebsbedingte Erosion der Bauteile zu verhindern, muss unter anderem die Kavitationsneigung der Prototypen in Form der erforderlichen Haltedruckhöhe (NPSHR-Wert) in der Auslegung berücksichtigt werden. Die Quantifizierung der Kavitationsneigung ist dabei mit Hürden verbunden, da häufig gelöste Gase als Kavitationskeime in der tiefkalten Flüssigkeit fehlen. Vorhandene Modelle für Wasser als Fördermedium sind somit nicht einfach anwendbar.
Im Zuge der Belegarbeit sollen die auftretenden Kavitationsmechanismen anhand von Praxisbeispielen identifiziert werden. Weiterhin sollen Ansätze zur Quantifizierung des NPSHR-Werts entwickelt werden.
Mögliche Untersuchungspunkte:
- Literaturrecherche zu Kavitationsmechanismen in kryogenen Flüssigkeiten
- Recherche und Analyse von Praxisbeispielen (Ausführung Inducer oder Saugläuferstufe)
- Identifikation von Maßnahmen zur Minderung der Kavitation bei bestehender Entwicklung
Betreuer: Dipl.-Ing. J. Doll
Euer Ansprechpartner für den Themenbereich
© Clemens Doll
wiss. Mitarbeiter
NameMr Dipl.-Ing. Johannes Doll
- Kryotechnik -
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