Studien- und Abschlussarbeiten

Hier finden Sie die aktuellen Themen, die für studentische Arbeiten (Studien-, Bachelor-, und Masterarbeiten) am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung angeboten werden. Für genauere Informationen zu den einzelnen Themen wenden Sie sich bitte an die jeweilige Ansprechperson.

Bachelorarbeiten

  • Simulation eines Gewebefilters zur Reinigung von Abfallverbrennungskraftwerksabgasen

    Kurzbeschreibung

    Abfallverbrennungsanlagen werden auch in Zukunft ein wichtiger Energielieferant sein, da Abfall kontinuierlich anfällt und der größte Teil des Abfalls in Deutschland aus Gründen des Gesundheitsschutzes verbrannt werden muss. Dabei entsteht Rauchgas, welches umweltschädliche und gesundheitsschädliche Komponenten enthält und daher aufbereitet werden muss, bevor es das Kraftwerk verlassen darf. Am IKW werden Möglichkeiten erforscht, die Rauchgasreinigung von Abfallverbrennungsanlagen zu optimieren. Dies geschieht mithilfe von chemisch-physikalischen Modellen, die mit der Software Aspen erstellt werden.

    In dieser Arbeit soll ein Modell eines Gewebefilters erstellt werden, der bei Abfallverbrennungskraftwerken zum Entfernen von Staub und Schadstoffen eingesetzt wird.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literatur-Recherche zur Filtration
    • Erstellung eines Modells für einen Gewebefilter in Aspen Plus
    • Untersuchung der Filtration von verschiedenen Partikelgrößenverteilungen, die den Staub im Abgas repräsentieren
    • Dokumentation der Ergebnisse
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrags


    Ihr Profil

    • Student*in des Maschinenbaus, der Energietechnik oder ähnlicher Studiengänge
    • Selbständige, gewissenhafte und strukturierte Arbeitsweise
    • Gute Kenntnisse in Wärmeübertragung und Thermodynamik

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Annika Biro, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    212
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    212

Bachelor- / Studienarbeiten

  • Entwicklung und Konstruktion eines Demonstrators zur Darstellung der Durchströmung von Schüttungen

    Kurzbeschreibung

    Die Vielseitigkeit von Schüttungen in der Energie- und Prozessindustrie ist nahezu unbegrenzt. Ihr bemerkenswertes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen macht sie für unzählige Anwendungen unentbehrlich, sei es als Abscheider oder als chemische Reaktoren in verschiedenen Ausführungen. Gleichzeitig spielen Schüttungen eine zentrale Rolle bei thermodynamischen Prozessen wie der Kühlung von Zementklinker oder bei Trocknungsprozessen, zum Beispiel in der Erdgasspeicherung.

    Die Größenverteilung reicht von Pulverbetten mit staubgroßen Partikeln bis hin zu Kiesbetten mit ausgeprägten Randeffekten und umfasst ein breites Spektrum. Dabei haben die Anordnung sowie die Partikelgrößen sehr große Einflüsse auf das Strömungsverhalten. Um diese Durchströmung visualisieren zu können und den Forschungsbereich der Wärmeübertragung präsentieren zu können, soll ein Apparat entwickelt werden. Dieser Apparat soll die Durchströmung von diversen Schüttungen unter Zuhilfenahme einer Nebelmaschine darstellen.

    Ziel dieser Arbeit ist es diesen Demonstrator zu entwickeln, auszuarbeiten, zu konstruieren und in Betrieb zu nehmen.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literatur-Recherche zur Durchströmung von Schüttungen
    • Aufstellen einer genauen Anforderungsliste an den Demonstrator
    • Entwicklung und Konstruktion des Demonstrators
    • Inbetriebnahme und ggf. Optimierung
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages


    Ihr Profil

    • Student*in des Maschinenbaus, der Energietechnik oder ähnlicher Studiengänge
    • Selbständige, gewissenhafte und strukturierte Arbeitsweise
    • Handwerkliche Fähigkeiten hilfreich

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Maximilian Richard Ziegler, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
  • Potentialanalyse von thermischen Kugelspeichern für nachhaltige Fernwärmenetze

    Kurzbeschreibung

    Durch den Umstieg von fossiler Wärmeerzeugung auf erneuerbare Energieformen müssen das Fern- und Nahwärmenetz umgestellt und flexibilisiert werden. Zudem muss eine Speicherung von thermischer Energie den zeitlichen Unterschied zwischen hoher Erzeugungskapazität und starker Nachfrage ausgleichen oder zumindest abschwächen können. Es wird deutlich, dass effiziente Möglichkeiten zur Speicherung und dynamischer Bereitstellung von Wärmeenergie unabdingbar sind. Zu diesem Zweck wird am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung die Erforschung von Wärmeübertragung an Schüttungen und die Entwicklung von thermischen Energiespeicher vorangetrieben.

    Ziel dieser Arbeit ist es die Potentiale von thermischen Speichern in zukünftigen nachhaltigen Fernwärmenetzen auszuarbeiten. Dabei sind unter anderem die folgenden Fragestellungen zu bearbeiten:

    • Welche Anforderungen ergeben sich für thermische Speicher im Großmaßstab?
    • Wie können thermische Speicher für den Einsatz in der Kraft-Wärmekopplung eingesetzt werden?
    • Welchen Beitrag können thermische Speicher zur Stabilisierung des Fernwärmenetz leisten?
    • Wie schneiden thermische Speicher auf Kugelbasis im Vergleich zu anderen thermischen Speichern ab?


    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literatur-Recherche zu thermischer Energiespeicherung und Fernwärmenetzen
    • Aufstellen und Charakterisieren der Anforderungen an thermische Speicher
    • Potentialanalyse von thermischen Speichern
    • Kritische Bewertung der erzielten Ergebnisse
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages


    Ihr Profil

    • Student*in des Maschinenbaus, der Energietechnik oder ähnlicher Studiengänge
    • Selbständige, gewissenhafte und strukturierte Arbeitsweise
    • Gute Kenntnisse in Wärmeübertragung und Thermodynamik
    • Interesse an aktuellen Fragen der Energiewende

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Maximilian Richard Ziegler, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
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Studien- / Masterarbeiten

  • Modellierung der Wärmeentstehung und Kühlung von Batteriespeichersystemen

    Kurzbeschreibung

    Die Transformation des Energiesystems stellt viele technische Herausforderungen. Ein wichtiger Baustein für das Gelingen der Energiewende ist die Speicherung von Energien, um die volatile Einspeisung erneuerbarer Stromerzeuger auszugleichen. Die Batteriespeichertechnologie ist dabei in den letzten Jahren weiter vorangeschritten. Durch elektrische Verluste in den Bauteilen kommt es jedoch zu der Entstehung von Abwärme.

    In dieser Arbeit soll die Entstehung der Abwärme in einem Lithium-Ionen-Speicher untersucht und modelliert werden. Der Einfluss der Temperaturen auf den Wirkungsgrad und die Sicherheit des Batteriespeichers sollen untersucht werden und Konzepte für eine optimale Temperierung ausgearbeitet werden.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literatur-Recherche zu Batteriespeichern, insbesondere der Lithium-Ionen-Technik
    • Charakterisierung der Einzelkomponenten und deren Wärmeerzeugung
    • Untersuchung des Einflusses der Temperatur auf die einzelnen Komponenten
    • Konzeptionierung von Kühlmethoden für Batteriespeicher unter Berücksichtigung bestehender Technologien
    • Modellierung des Systems hinsichtlich der Wärmeübertragung
    • Optimierung des Kühlsystems für optimale Funktionalität des Batteriespeichers
    • Idealerweise instationäre Betrachtung für verschiedene Lastgänge
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages


    Ihr Profil

    • Student*in des Maschinenbaus, der Energietechnik oder ähnlicher Studiengänge
    • Selbständige, gewissenhafte und strukturierte Arbeitsweise
    • Sehr gute Kenntnisse Wärmeübertragung
    • Programmierkenntnisse in MATLAB, Python o. Ä.

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Jonas Kaftan, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
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    223
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Masterarbeiten

  • Sichtfaktor-Modellierung mithilfe von Python / MATLAB

    Kurzbeschreibung

    In der thermodynamischen Analyse von Schüttungen kann die Berücksichtigung von Wärmestrahlung aufgrund geringer Temperaturunterschiede zwischen Fluid und Schüttungsmedium häufig vernachlässigt werden. Mit steigender Temperaturdifferenz gewinnt jedoch die über Strahlung abgegebene Energie der Schüttungspartikel an Relevanz, was eine Modellierung erforderlich macht. Zur Bestimmung des Strahlungsaustauschs innerhalb eines thermischen Speichers müssen die Sichtfaktoren des Schüttungsaufbaus ermittelt werden.

    In dieser Arbeit soll ein Programm in Python oder Matlab entwickelt werden, welches Sichtfaktoren zwischen Partikeln in Schüttungen bestimmen kann. Der Fokus liegt zunächst auf einfachen Kugelanordnungen, und im weiteren Verlauf der Arbeit wird schrittweise eine Annäherung an eine realistische Schüttungsanordnung erfolgen. Durch die Untersuchung verschiedener Betriebspunkte sollen abschließend Aussagen über das Strahlungsverhalten innerhalb eines thermischen Energiespeichers getroffen werden.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literaturrecherche zu Schüttungsanordnungen und Wärmestrahlung in thermischen Energiespeichern auf Basis von Schüttungen
    • Entwicklung eines Programms in Python oder Matlab zur Sichtfaktorbestimmung verschiedener Kugelanordnungen
    • Simulation verschiedener Betriebspunkte mithilfe des entwickelten Programms
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit

     

    Ihr Profil

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik und Wärmeübertragung
    • Sie besitzen Grundkenntnisse in der Programmierung
    • Vorkenntnisse in Python oder MATLAB sind wünschenswert aber keine Voraussetzung

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Christoph Ulrich, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211
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    30823 Garbsen
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    211
  • Parametergesteuerte Schüttungserzeugung zur Analyse von Hochtemperaturwärmespeichern

    Kurzbeschreibung

    In der numerischen Strömungsmechanik (auch CFD; Computational Fluid Dynamics) ist die Erzeugung eines Rechennetzes ein entscheidender Prozessschritt. In Abhängigkeit seiner Güte fallen die Simulationsergebnisse aus, weswegen mit größter Sorgfalt und Voraussicht vorgegangen werden muss. Mit steigender Komplexität der zu vernetzenden Geometrien steigt der Aufwand erheblich. Aus diesem Grund bietet es sich an, repetitive Aufgaben mithilfe von Programmen zu teilautomatisieren.

    In dieser Arbeit soll ein in Python entwickeltes Programm entstehen, welches die CAD-Umgebung Salome steuert. Mithilfe von Salome können sog. stl-Dateien erzeugt werden, welche als Grundlage der späteren Rechennetzerstellung dienen. Das entwickelte Programm soll verschiedene, vom Benutzer definierte Parameter einlesen und berücksichtigen können. Über die Einbindung von YadeDEM soll zusätzlich die Möglichkeit bestehen, zufällige Schüttungsanordnungen zu erzeugen.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literaturrecherche zu Schüttungsanordnungen und -geometrien
    • Entwicklung eines Python-Programms zur parametergesteuerten stl-Generierung mithilfe von Salome
    • Einbindung von YadeDEM zur Erzeugung zufälliger Schüttungsanordnungen
    • Validierung des entstandenen Programms mittels Erzeugung von Einheitszellen und zufälligen Schüttungen
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit

     

    Ihr Profil

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik und Wärmeübertragung
    • Sie besitzen Grundkenntnisse in der Programmierung
    • Vorkenntnisse in Salome sind wünschenswert aber keine Voraussetzung

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Christoph Ulrich, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
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  • Analyse von Wärmestrahlung in Hochtemperaturschüttungen mithilfe von OpenFOAM

    Kurzbeschreibung

    In der thermodynamischen Analyse von Schüttungen kann die Berücksichtigung von Wärmestrahlung aufgrund geringer Temperaturunterschiede zwischen Fluid und Schüttungsmedium häufig vernachlässigt werden. Mit steigender Temperaturdifferenz gewinnt jedoch die über Strahlung abgegebene Energie der Schüttungspartikel an Relevanz, was eine Modellierung erforderlich macht.

    In dieser Arbeit soll die Wärmestrahlung in Schüttungen mithilfe von OpenFOAM modelliert werden. Der Fokus liegt zunächst auf einfachen Kugelanordnungen. Im weiteren Verlauf der Arbeit soll anschließend schrittweise eine Annäherung an eine realistische Schüttungsanordnung erfolgen. Durch die Untersuchung verschiedener Betriebspunkte sollen abschließend Aussagen über das Strahlungsverhalten innerhalb eines thermischen Energiespeichers getroffen werden.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literaturrecherche zu Schüttungsanordnungen und Wärmestrahlung in thermischen Energiespeichern auf Basis von Schüttungen
    • Analyse des Strahlungsaustauschs verschiedener Kugelanordnungen mithilfe von OpenFOAM
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit

     

    Ihr Profil

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik und Wärmeübertragung
    • Sie besitzen Grundkenntnisse in der Modellierung mittels CFD
    • Vorkenntnisse in OpenFOAM sind wünschenswert aber keine Voraussetzung

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Christoph Ulrich, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
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    211
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
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    211

Scientific Computing II

Für Studierende des Masterstudiengangs Wirtschaftsingenieurwesen bietet das Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung die Möglichkeit zur Absolvierung einer Programmierarbeit im Modul Scientific Computing II an.

Interessenten können sich bei Jelto Deke melden und konkrete Themen anfragen.

Hinweise für Studien- und Abschlussarbeiten

Hier finden Sie Vorlagen zum Erstellen studentischer Arbeiten sowie Tipps zum wissenschaftlichen Arbeiten und allgemeine Hinweise zum Aufbau einer studentischen Arbeit.

Kontakt für allgemeine Fragen zu Studien- und Abschlussarbeiten

Niklas Siwczak, M. Sc.
Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
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Raum
212
Niklas Siwczak, M. Sc.
Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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An der Universität 1
30823 Garbsen
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