Stoffdaten

Für die Anwendung von Kältemittel in einem kältetechnischen Kreislauf bzw. Wärmepumpe ist das Wissen über die Löslichkeit vom Kältemittel im Schmierstoff in Abhängigkeit von Druck und Temperatur unerlässlich.  Mithilfe der Löslichkeit kann durch das Vermessen der Viskosität festgestellt werden ob die minimale Viskosität für die Verdichter sichergestellt werden kann. Insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen, welche für den Umbau des Wärmenetzes als auch der Umbau der Industrie für die Erreichung der Klimaziele notwendig ist, sind viele Stoffeigenschaften von den Gemischen nicht ausreichend bekannt.

Eine Vermessung der Eigenschaften bei Temperaturen deutlich oberhalb von 100°C ist angestrebt und ein bestehendes Messsystem soll in diesem Bereich erweitert werden. Im Fokus dieser Arbeit liegt insbesondere die Temperierung des Messsystems auf das hohe Temperaturniveau sowie die Überprüfung der Möglichkeiten zur Messung von dem Druck bei den Temperaturen. Falls konstruktive Änderung notwendig werden müssen diese ebenfalls durchgeführt werden. Eine Überprüfung des Konzepts mittels Testmessungen ist vorgesehen.

Aufgaben:

• Verstehen und Aufarbeitung der theoretischen Grundlagen und des aktuellen Messmethode
• Ausarbeitung von Temperierungsmöglichkeiten und Umsetzung des besten Konzepts
• Recherche nach Druckmessmethoden bei hohen Temperaturen (> 100°C)
• Evtl. Konstruktive Anpassungen des Messaufbaus mit technischen Zeichnungen
• Durchführung von Testmessungen    

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel

Die Vermessung der Viskosität und Dichte von Schmierstoffen und Kältemittel-Schmierstoff-Gemische hat insbesondere für die Entwicklung von nachhaltigen effizienten Lösungen im Bereich der Kälte- und Wärmepumpe Technologie eine entscheidende Bedeutung. Insbesondere im Bereich der Hochtemperaturwärmepumpe, welche für den Umbau des Wärmenetzes als auch der Umbau der Industrie für die Erreichung der Klimaziele notwendig ist, sind viele Stoffeigenschaften von den Gemischen nicht ausreichend bekannt. Um die Herausforderungen von Hochtemperaturwärmepumpen begegnen zu können, ist eine Erweiterung des Messverfahrens für Temperaturen deutlich oberhalb von 100°C notwendig. Innerhalb dieser Arbeit soll eine bestehende Prüfanlage – Vermessung der Viskosität, Dichte und Schallgeschwindigkeit in der inline Methode für Temperaturen bis 100°C – erweitert werden. Dafür muss die Messtechnick verstanden werden und eine Möglichkeit der Temperierung der Fluide erarbeitet werden. Ebenfalls sind notwendig Konzeptionelle Änderungen wie auch konstruktive Änderungen aufzeichnen und wenn notwendig mittels technischer Zeichnung darzulegen. Ein Reglungskonzept sowie eine Integration in die bereits vorhandene Automatisierung der Messung soll, wenn möglich erfolgen.

Aufgaben:

• Verstehen und Aufarbeitung der Aktuellen Messmethode
• Erweiterung des möglichen Messbereiches bezüglich der Temperatur
  • Erarbeitung von Temperierungskonzepten
  • Anpassung der Anlagen evtl. Konstruktiv
  • Evtl. Anfertigung von technischen Zeichnungen
• Ableitung eines Reglungskonzepts und Integration in die Vorhanden Steuerung des Messaufbaus

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel

Erneuerbare und umweltfreundliche Materialien und Arbeitsstoffe nehmen in vielen Bereichen an Bedeutung zu. Neben der Verwendung von natürlichen Kältemittel ist die Suche nach ressourcenschonenden umweltfreundlichen Schmierstoffen mit gleichwertigen oder besseren Eigenschaften unabdingbar. Ein möglicher Ersatzstoff sind natürliche Schmierstoffe, die eine gute Biokompatibilität mit gleichzeitig guten Schmiereigenschaften aufweisen. Innerhalb der hier ausgeschriebenen Arbeit soll ein erster Schritt bezüglich der Abschätzung der Einsatzmöglichkeiten durch die Vermessung von typischen kältemittel-Schmierstoff-Eigenschaften erfolgen. Die Bearbeitung umfasst die folgenden Punkte:

• Einarbeitung in die Thematik – speziell: Schmierstoffe, Additive, Wechselwirkungen zwischen Kältemittel und Schmierstoff
• Untersuchungen von Kenngrößen – z.B. Dampfdruck, Mischbarkeit - von verschiedenen Schmierstoff-Kältemittel-Kombinationen
• Auswertung und Aufbereitung der Daten und vergleich mit herkömmlichen Schmierstoffen
• Einordnung des Potentials der neuen Schmierstoffe am aktuellen Markt
• Ausführliche Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel, Dipl.-Ing. M. Joswig

Binäre Stoffgemische lassen sich als dreidimensionaler Plot darstellen. Ziel der Arbeit ist es, ein kleines Programm in Python zu entwickelt, dass eine interaktive Visualisierung binärer Kältemittelgemisch aus Basis der Coolprop-Schnittstelle erlaubt.

Betreuer: Dipl.-Ing. B. Bederna

Die Bestimmung der Gemischzusammensetzung in Kreisprozessen ist eine herausfordernde Angelegenheit, im besonderen Maße, wenn das Gemisch an den zu untersuchenden Stellen zweiphasig vorliegt. Um dennoch an diesen Stellen eine repräsentative Probe zu entnehmen, soll ein Trommel- oder Schieberventil entwickelt werden, mit dessen Hilfe ein dezidiertes Volumen aus einem Rohrstück entnommen werden kann.

Betreuer: Dipl.-Ing. B. Bederna

Die Wärmeleitfähigkeit von Stoffen gehört zu den charakteristischen Größen und ist auch von Stoffgemischen wie Schmierstoff-Kältemittel-gemischen von großen Interesse. Innerhalb dieser Arbeit soll eine bestehende Anlage – funktionierend auf der Basis einer Wheat-Stone-Brücken Schaltung – so verändert werden, dass eine automatisierte Messung erfolgen kann.

Im Zuge dessen ist eine Einarbeitung in die Thematik, die Planung und der Umbau der Messapparatur und das Programmieren des Mess- und Steuerprogramms vorgesehen.

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel

Die Optimierung von Kompressionskälteanlagen mittels Anpassung der eingesetzten Arbeits- und Schmierstoffe steht im aktuellen technologischen und ökologischen Fokus. Zur Optimierungen werden die thermophysikalischen Stoffeigenschaften aller beteiligten Fluide benötigt. Jedoch ist insbesondere die Datenlage in Bezug auf die Schmierstoffe gering. Ziel dieser Arbeit ist es eine Literaturrecherche bezüglich der Stoffdaten von einem gewählten Kältemittel in Kombination mit verschiedenen durchzuführen. Im zuge dessen die Extraktion der Daten, die Plausibilitätsüberprüfung und die Ergänzung der Datenbank.

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel

Im Rahmen dieser Aufgaben sollen Isobaren des Zweiphasengebiet von zeotropen Gemischen vermessen werden, welche einen hochgradig nichtlinearen Temperaturverlauf besitzen. Diese exotischen Gemische sind bisher von geringer Bedeutung gewesen, können aber in einigen Anwendungsfällen neuartige WÜ-Konzepte ermöglichen.

Betreuer: Dipl.-Ing. B. Bederna

Neben den aus Daniel-Plots verfügbaren Daten für Öl-Kältemittel-Gemischen sind andere Eigenschaften zur Entwicklung von Zustandsgleichungen entscheidend. Insbesondere kalorische Zustandsgrößen wie die spezifische Wärmekapazität sind hierbei in der Literatur nur unzureichend vermessen und verfügbar. Es wurde daher an der Professur ein eigener Versuchstand konzipiert und aufgebaut, um bei unterschiedlichen thermischen Bedingungen die Wärmekapazität zu vermessen.

Ziel der Arbeit besteht darin, für unterschiedliche handelsübliche Öle und Kältemittel die spezifische Wärmekapazität zu vermessen, und eine Analyse möglicher Fehler und Einflussquellen darzustellen.

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel

Die Eigenschaften von Schmierölen werden durch die Wahl eines Grundöles und der gezielten Zugabe von Zusatzstoffen, allg. Additive, eingestellt. Die Wahl der Additive wird hierbei derart vorgenommen, dass durch einen minimalen Einsatz dieser Stoffe eine möglichst große Wirksamkeit erreicht wird. Die verwendeten Additive und Grundöle ändern sich hierbei in Folge steigender technologischer Anforderungen.

Ziel dieser Arbeit ist es, mithilfe von Literaturdaten und eigenen Messungen die Wirksamkeit bestimmter Additive und Grundöle auf die Eigenschaften des fertigen Schmierstoffes zu untersuchen. Es soll eine Datenbasis geschaffen werden, welche erste Überschlagsberechnungen des Einflusses ermöglichen.

Betreuer: Dipl.-Ing. K. Stöckel