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1TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str. 7

09596 Freiberg I Telefonnummer: 03731 / 39-3941 I www.gwa.tu-freiberg.de I Prof. Dr.-Ing. Hartmut Krause

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Professur Gas- und Wärmetechnische Anlagen

Vertiefung E im Studiengang Maschinenbau

„Thermoprozessanlagen – Konstruktion, Bau und Betrieb“

Prof. Dr.-Ing. Hartmut KrauseProf. Dr. Hartmut Krause, M.sc. Ralph Behrend



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Agenda

Vorstellung des Lehrstuhls Gas- und Wärmetechnische Anlagen

Vorstellung der Vertiefungsrichtung E

„Thermoprozessanlagen – Konstruktion, Bau und Betrieb “

Zertifikat: Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik

Berufschancen nach dem Studium

Welche Wege stehen unseren Absolventen offen?

Wollen Sie das Fachgebiet kennenlernen ?

„Get together“ am Montag, 11.06.2018 ab 15:30 Uhr im Anschluss

am Wärmetechnikum hinter dem Lampadiusbau (Gustav-Zeuner-Str. 7)



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Lampadiusbau

Professur für Gas- und

Wärmetechnische Anlagen

Prof. Wilhelm A. E. Lampadius



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Gastechnik

Prof. H. Krause

Integration EE-Gase

in die Gasversorgung

Gaserzeugung und

-aufbereitung

Modellierung von

Gasnetzen

Smart Gas Grids

Systemanalytische

Fragen der Energie- und

Gasversorgung

Verbrennungstechnik

Dr. C. Krasselt (kom.)

Laserdiagnostik -

Modellbrenner-

Untersuchungen

Verbrennungs-

technische Eigen-

schaften von Gasen und

Gasgemischen

Maßnahmen zur

Emissionsminderung

Entwicklung von

Verbrennungssystemen

Energietechnik

A. Herrmann

Moderne Gasverwen-

dungssysteme (KWK)

Energieeffizienz-

Management,

Ökobilanzen

Systemanalyse der

Energieversorgung

Katalytische H2-

Erzeugung

Einbindung thermischer

Solarenergie

Thermoprozesstechnik

R. Behrend

Entwicklung von

Thermoprozessanlagen

Hochtemperatur-

Materialien: Verhalten

im Einsatz, Verschleiß

und Korrosion

Mikrowellen- und

Hybridbeheizungs-

verfahren

Energieeffizienz

Wärmetechnische

Optimierung

Controlling

T. Csomor

Koordination Ausbildung

Dr. S. Wesolowski

IT-Administration

F. Gleißner

B2 B3 B4

Thematische Forschungsbereiche

Sekretariat

A. Graupner

Numerische Modellierung

Prof. S. Ray

Modellierung von Stoff-

und Wärmetransport

Modellierung von

Prozessen in porösen

Medien

Reaktionen in

Strömungen und an

Oberflächen

Entwicklung

numerischer Verfahren

(Lattice-Boltzmann)

B5B1

Lehrstuhlleitung – Prof. Dr. H. Krause

Struktur der Professur für Gas- und Wärmetechnische Anlagen

am IWTT



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Kontrolle über das Feuer – Grundlage der

Zivilisation

• Wärme, Licht

• Schutz

• Zubereitung von Nahrung

Kulturtechnik des Feuermachens war

für das Überleben der Sippe essentiell

Experten

• Wärme

• Stromerzeugung

• Herstellung von Konsumgütern

Beherrschung des „Feuers“ (Wärme) ist

Grundlage für (fast) alle Industriezweige

Experten



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Was sind „Thermoprozessanlagen“?

Industrieöfen für

• Eisen und Stahl, Aluminium, Buntmetalle;

• Keramik, Glas, Porzellan, Baustoffe;

• Neue Materialien und Sonderwerkstoffe…

zum

Schmelzen, Erwärmen, Wärmebehandeln, Entbindern, Sintern,

Modifizieren von Eigenschaften und Oberflächen

Heizungsanlagen, Feuerungen

Wärmeübertrager

Wärmespeicher

Wärmetechnik im Hochbau



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Der sogenannte „warme Maschinenbau“ umfasst die Vertiefungen

• D „Dezentrale und regenerative Energieanlagen“

• E „Thermoprozessanlagen –

Konstruktion, Bau und Betrieb“

• F „Gastechnik –

Erdgas, Biogas, Wasserstoff“

• I „Thermofluiddynamik“

gemeinsame Grundlagenmodule sind:

• Technische Verbrennung

• Strömungsmechanik II

• Wärme- und Stoffübertragung

• Numerische Methoden

der Thermofluiddynamik I

„Warmer Maschinenbau“



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Lehrinhalt und Umfang der Vertiefung

Wärmetechnische

Prozessgestaltung und3 2/0/0

Wärmetechnische

Berechnungen3 2/1/0

Elektrische Öfen und Öfen

mit Sonderatmosphären4 2/1/0

Labor wärmetechnische

Anlagen5 2/1/0

Hochtemperaturwerkstoffe 5 2/2/0

Modellierung von

Thermoprozessanlagen4 2/1/0

Konstruktion

Wärmetechnischer Anlagen7 4/1/0

5 SWS 6 SWS 7 SWS 5 SWS

7 LP 8 LP 30 LP 9 LP 7 LP 30 LP

Pra

xiss

emes

ter

Mas

chin

enb

au u

nd

Gro

ßer

Bel

eg M

asch

inen

bau

Dip

lom

arb

eit

Mas

chin

enb

au

LP 5. Sem.

V/Ü/P

6. Sem.

V/Ü/P

7. Sem. 8. Sem.

V/Ü/P

9. Sem.

V/Ü/P

10. Sem.



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Wärmetechnische Prozessgestaltung

Wie lassen sich thermische Prozesse mit den gewünschten

Randbedingungen realisieren?

Druck- und Temperaturverlauf bei der Vakuumwärmebehandlung

Bild: ALD Vacuum Technologies GmbH Hanau

• Temperaturen

• Drücke

• Atmosphären

• Durchsätze

• Ökologische

Aspekte



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Wärmetechnische Berechnung

Hochtemperaturofen 2300 °C für verschiedene

Atmosphären

Bild: XERION Ofentechnik GmbH Freiberg

• Energiebilanzen, Methodik und

Berechnung der Einzelposten

• Wirkungsgrade, Kennziffern

• Wärmeübertragung

Strahlung (Festkörper, Gase)

Konvektion

Wärmeleitung

• Wärmedurchgang und Dimensionierung

von Wänden wärmetechnischer Anlagen

• Druck und Strömung in Ofenanlagen und

Schornsteinen

• Temperaturspannungen

• Wärmetechnik der Solarkollektoren

Auslegung und Berechnung von wärmetechnischen Prozessen



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Elektroöfen und Öfen mit Sonderatmosphären

Dr. Lohse / Dr. Uhlig (XERION Ofentechnik GmbH)

Bild: XERION Ofentechnik GmbH Freiberg

Industrielle Erwärmungsprozesse unter Einsatz von Elektroenergie,

Erwärmungsprozesse unter speziellen Atmosphärenbedingungen

• Schaltschemata für industrielle

Elektrowärmeanlagen

• Verschaltung und Dimensionierung

elektrischer Heizleiter

• Aufbau von Induktionsanlagen

• Berechnung der Erwärmung durch

elektromagnetische Felder

• Vakuumöfen, Vakuumtechnik

• Schutzgaserzeugung, -anwendung



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Labor wärmetechnischer Anlagen

• TemperaturmessungThermoelemente, Widerstandsthermometer, Pyrometer, Thermographie

Datenerfassung, Messungen

• Versuche an einem HochtemperaturofenTechnologie der Erzeugung hoher Temperaturen;

Schutzgastechnik, Vakuumtechnik;

Energiebilanzen an elektrisch beheizten Vakuumöfen

• IndustriegasbrennerAufbau, Betrieb und Wartung von Brennern, Beispiel Rekuperatorbrenner

• SolarthermieAuswahl und Planung des Standorts; Aufbau und Betrieb einer Anlage; Energiebilanz;

Wirkungsgrade

• Brennstoffzellensysteme / BrennstoffaufbereitungAufbau; Wasserstofferzeugung

• Mikrowellenerwärmung



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Hochtemperaturwerkstoffe – Prof. Aneziris

Aufbau und Zusammensetzung keramischer Werkstoffe, Auswahl

geeigneter Stoffsysteme

• Keramische Werkstoffe

Stoffsysteme, Mineralogische

Zusammensetzung

• Feuerfeste Zustellungen

Reaktoren, Schmelzöfen,...

• Wärmedämmstoffe

Hochtemperaturwollen,

Leichtsteine

• Konstruktionskeramik

Quelle: Horn Glas AG; http://www.hornglass.com/grafiken/Aufbau-Kammergitterung.jpg



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Modellierung von Thermoprozessanlagen

Modellierung als Werkzeug bei der Anlagenentwicklung, Prozessentwicklung

und als prozessbegleitendes Hilfsmittel zur Anlagensteuerung,

Qualitätssicherung und Dokumentation.

Einführung in Simulationssysteme• Entwicklung und Implementierung einfacher Modelle in Excel

• Entwicklung und Implementierung komplexer Modelle in Ansys CFX

• Thermochemische Berechnungen mit FactSage

Simulation von

Stromlinien,

Temperaturverteilung

und dazugehöriges

Gittermodel in einem

Laborofen



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Konstruktion wärmetechnischer Anlagen

• Feuerfestbau

• Stahlbau

• Anlagengehäuse

• Wichtige Baugruppen

• Auftragsabwicklung – Bau und Inbetriebnahme

Bilder: XERION Ofentechnik GmbH Freiberg

E

E

Chemiereaktor: Länge 7,4 m, Maximaltemperatur 1000 °C



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Forschungsprojekte

• Mikrowellenerwärmung für Hochtemperaturprozesse

• Wärmedämmstoffe für Vakuumanwendungen

• Verschmutzung industrieller Wärmeübertrager

• Korrosion von Werkstoffen für Hausheizkessel bei der Verbrennung

biogener Brennstoffe

• Ressourcenschonende Technologien zur stofflichen Nutzung heimischer

Braunkohle – Synergetische Kopplung von Energieträgern für effiziente

Prozesse

• Recycling von Altmagneten mittels Feststoffchlorierung -

Verfahrensoptimierung und Reaktorentwicklung

• Optimierung von Aluminiumschmelzöfen durch intelligente Steuerung

Die Mitarbeit von Studenten an laufenden Projekten im Rahmen von

Studien-, Projekt- oder Masterarbeiten oder als HiWi ist unser erklärtes Ziel.



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Keramische Wärmeübertrager mit stark

strukturierten Oberflächen



18

Links: Cavity als Drehrohr. Rechts: Cavity als Drehrohr

1 – Cavity, 2 – Mikrowellenfilter, 3 – Korundrohr, 4 – Quarzgutrohr,

5 – Hochtemperaturwolle, 6 – Bornitridrohr, 7 – Trichter, 8 - Auslass

„Daphne“

Mikrowellenbeheizung beim Glasschmelzen und Sintern



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„Daphne“

Mikrowellenbeheizung beim Glasschmelzen und Sintern

Glasschmelze fließt aus der Cavity (rechts) und

glühende Klinkerschüttung im Drehrohr (links).



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• für Studierende im Master- und

Diplomstudiengang in den

Vertiefungsrichtungen des „warmen

Maschinenbau“ (D, F, E, I)

• Zertifikat berechtigt zur Führung der

Berufsbezeichnung „Ingenieur für

Gas-, Wärme- und Energietechnik“

zusätzlich zum akademischen Grad

„Master of Science“

• Ausbildungskonzept erarbeitet in

Zusammenarbeit mit der Gas- und

Energiewirtschaft und anderen

Interessierten; vertreten durch den

DVGW (Deutscher Verein des Gas-

und Wasserfaches e.V.)

• Lehrinhalte berücksichtigen die

Vorstellungen/ Wünsche von wichtigen

Vertretern der Energiebranche

• anerkannt, „Türöffner“ für den

Berufseinstieg in der Branche

Mehr Informationen gibt es beim „Get together“ am

Montag, 11.06.2018 ab 15:30 Uhr im Anschluss an

die Vorstellung der Vertiefungsrichtung E

„Wärmetechnische Anlagen“ am Wärmetechnikum

hinter dem Lampadiusbau (Gustav-Zeuner-Str. 7)

Zertifikat „Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik“



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Modul Vertiefung LP

Energiewirtschaft D 4

Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung D 4

Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien D, F 4

Wärmepumpen und Kälteanlagen D 3

Praktikum Energieanlagen D 4

Einführung in die Gastechnik F 5

Praktikum Gastechnik F 6

Betrieb, Sanierung und Arbeitssicherheit bei Gasanlagen F 5

Grundlagen der Förder- und Speichertechnik IBF 3

Netzregulierung/Netzmanagement GWA 3

Elektroenergiesysteme IET 4

Vertiefung Deutsches und Europäisches Umweltrecht BA - ET 3

Wärmetechnische Prozessgestaltung und

wärmetechnische BerechnungenE, F 6

Projektarbeit zum Fachgebiet 11

Master-/ Diplomarbeit Maschinenbau zum Fachgebiet 30

Summe 95

Module zur Erlangung des Zertifikates „Ingenieur für Gas-, Wärme-, und Energietechnik“

im Curriculum Vertiefung D

bereits enthalten

im Curriculum Vertiefung F

bereits enthalten

im Curriculum Vertiefungen

D und F bereits enthalten




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Empfehlungen zur Wahl der Vertiefungen

Bachelor Master/Diplom

Gastechnik

(MA)

Wärmetechnische

Anlagen (E)und oder

Dez. u. reg.

Energieanlagen

(BA)

Dez. u. reg.

Energieanlagen

(MA)

Gastechnikund

Wärmetechnische

Anlagen (E)oder

Wärmetechnische

Anlagen (E)

(BA)

Wärmetechnische

Anlagen (E)

(MA)

Dez. u. reg.

EnergieanlagenGastechnik

und oder

Thermofluiddynamikoder

Thermofluiddynamik

oder

oder

Thermofluiddynamik

Dez. u. reg.

EnergieanlagenGastechnik

(BA)




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Aufgabenfelder

Als Anlagenbauer:

• Projektierung / Layout

• Dimensionierung / Berechnung

• Konstruktion / Detaillierung

• Bau, Inbetriebnahme

Als Betreiber der Anlage:

• Überwachung,

• Optimierung / Anpassung

Als Dienstleister für die Anlage:

• Inbetriebnahme

• Wartung, Reparatur, Optimierung

• Anpassung an neue Produkte



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Job-Profil

• Vielseitige, immer neue Aufgaben

• Internationales Arbeiten möglich

• Konzern oder Mittelstand – Ihre Wahl

• Anlagengrößen variieren zwischen Bierkiste und

Mehrfamilienhaus

• Arbeit an der Grenze des technisch machbaren

Mitdenken ist Pflicht und

man lernt jeden Tag etwas neues.



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Berufliche Perspektiven

Deutsche Unternehmen sind Weltmarktführer für Thermoprozessanlagen.

In der Branche sind sowohl große als auch eine Vielzahl kleine

Unternehmen erfolgreich tätig.

Daraus resultiert ein hoher Bedarf an gut

ausgebildeten Ingenieuren.

Wegen der zunehmenden Knappheit an

Fachpersonal besteht in der Industrie eine

hohe Bereitschaft, Arbeiten im Praxissemester

anzubieten.

Es gibt reichlich vakante Stellen!

Ofenbau macht Spaß !



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Prof. Dr.-Ing. Hartmut Krause

Inhaber der Professur

Tel.: +49 3731 39-3941

email: [email protected]

Dr.-Ing. Saskia Wesolowski

Koordination Ausbildung

Tel. +49 3731 39 3635

email: [email protected]

Professur Gas- und Wärmetechnische Anlagen

im Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik

Fax +49 3731 39 3942

web: www.gwa.tu-freiberg.de

Adresse: Lampadiusbau, Gustav-Zeuner-Straße 7

Kontakt

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://www.gwa.tu-freiberg.de/



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Backup

Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhls

Gas- und Wärmetechnische Anlagen



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Im Bereich Gastechnologien: Biogas- und Wasserstoff-Technologien

Gasaufbereitung

Mess- und Regeltechnik

Systemanalytische Fragen der

Gasversorgung

Zusammenarbeit mit

dem An-Institut DBI-GTI

Themen in den Forschungsbereichen



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Im Bereich Verbrennungstechnik: Laserdiagnostik - Modellbrenner-

Untersuchungen

Brenngeschwindigkeiten

Rußcharakterisierung

Verbrennung in porösen Medien

Synthesegase und Sonderbrennstoffe

Brenner- und Reformerentwicklung




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Im Bereich Thermoprozesstechnik: Mikrowellentechnologien:

z.B. wurden im Projekt „Daphne“ völlig neue

Verfahren entwickelt, Mikrowellentechnologie im

industriellen Maßstab einzusetzen und so

»Energiefresser« in der energieintensiven Glas,

Keramik- und Zementindustrie abzulösen

mit den Forschungsergebnissen war das

Projektteam der TU Bergakademie unter den ersten

drei Gewinnern des Deutschen

Nachhaltigkeitspreises 2016 Energieeffizienz in Thermoprozessen

Gestaltung von

Hochtemperaturprozessen

Hochtemperaturmaterialien

Wärmetechnische Optimierung

Entwicklung von Industrieöfen und

Thermoprozessanlagen

Materialien: Verhalten im Einsatz,

Verschleiß und Korrosion




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Im Bereich Energietechnik:

Katalytische H2-Erzeugung und -Aufbereitung aus Kohlenwasserstoffen

Einbindung von thermischer Solarenergie

Energieeffizienzmanagement und Technologiebewertung

Kraft-Wärme-Kopplung




32

Im Bereich Numerische Modellierung:

Modellierung und Simulation von Stoff- und

Wärmetransport Vorgängen

Modellierung und Simulation von Prozessen in

porösen Medien

Lattice-Boltzmann-Simulationen

Simulation of Metal Melt

Filtration through Porous Filters

Prediction of Effective

Properties of Complex

(Composite, Porous/ Partially

Porous) Materials

Simulation of Evaporation inside

Porous Structures

Heat Treatment of Stacked

Goods in Large Furnaces


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