Hintergrund und Motivation
Die Entwicklung der additiven Fertigung (engl. additive manufacturing, Abk. AM) hat es ermöglicht, komplexe Strukturen herzustellen. Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren können solche Strukturen innerhalb weniger Stunden hergestellt werden. Diese Strukturen verbessern die Effizienz von verfahrenstechnischen Apparaten in Bezug auf Wärmeübertragung, Druckverlust und Strömungsverhalten. Eine mögliche Anwendung dieser Apparaturen ist die Methanol Synthese.
Das Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) arbeitet mit Partnern aus der Industrie (Evonik, Siemens Energy und Ineratec) im Rahmen des BMWI-Projekts 3D-Process zusammen, um die Vorteile der AM in der Verfahrenstechnik zu erkunden. In diesem Rahmen untersucht das IMVT verschiedene Reaktorgeometrien zur Steigerung des Umsatzes bei der Methanolsynthese.

Thema und Aufgaben
Aufgrund der Reaktionscharakteristik muss der Reaktor eine isotherme Reaktion und einen geringen Druckverlust ermöglichen. Darüber hinaus erhöht die Pfropfenströmung die Umsatzrate im Reaktor. Mit diesem Wissen können verschiedene Reaktorkonzepte für die Methanolsynthese ohne den Einsatz teurer Katalysatoren experimentell verglichen werden. Aus diesen Gründen werden die erforderlichen Ersatzanlagen am IMVT gebaut. In dieser Arbeit soll eine Entscheidungsmatrix für die Konzeptauswahl eines Methanol-Synthese-Reaktors entwickelt und verschiedene vorkonstruierte Geometrien in Bezug auf Wärmeübertragung, Druckverlust und Strömungsverhalten miteinander verglichen werden. Zu diesem Zweck werden die folgenden Aufgaben erfüllt:
-    Literaturrecherche zur Entwicklung der Entscheidungsmatrizen, Reaktionscharakteristik von Methanol Synthese, Design of Experiments Methode
-    Entwicklung einer Bewertungsmethodik für die Konzeptauswahl eines Methanol-Synthese-Reaktors
-    Parameterstudie für den Vergleich der verschiedenen Geometrien
-    Vortrag der Arbeit innerhalb eines Institutsseminars
Rahmenbedingungen
-    Studierende der Fachrichtung Verfahrenstechnik/ Maschinenbau
-    Interesse an experimenteller Arbeit
-    Interesse an Programmierung, Automatisierung
-    Sprache: Englisch oder Deutsch
Beginn: Nach Absprache
Betreuer: Mertcan Kaya (mertcan.kaya@kit.edu)