Technische Universität Bergakademie Freiberg: Qucosa
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Synthesis and crystal structure of 1,3-bis{[N,N-bis(2-hydroxyethyl)amino]methyl}-5-{[(4,6-dimethylpyridin-2-yl)amino]methyl}-2,4,6-triethylbenzene
No full textIn the crystal structure of the title compound, C30H50N4O4, the two bis(hydroxyethyl)amino moieties and the 2,4-dimethylpyridinylamino unit of the molecule are located on one side of the central benzene ring, while the ethyl substituents are oriented in the opposite direction. The dihedral angle between the planes of the aromatic rings is 73.6 (1)°. The conformation of the molecule is stabilized by intramolecular O—H⋯O (1.86–2.12 Å) and C—H⋯N (2.40, 2.54 Å) hydrogen bonds. Dimers of inversion-related molecules represent the basic supramolecular entities of the crystal structure. They are further connected via O—H⋯O hydrogen bonding into undulating layers extending parallel to the crystallographic bc plane. Interlayer interaction is accomplished by weak C—H⋯π contacts
Verfahren zur Messung dielektrischer Eigenschaften inhomogener Stoffe bei hoher Temperatur
Full text linkIm Rahmen der Dissertation wurde ein Messsystem für die Bestimmung der komplexen Permittivität von inhomogenen Stoffen bei hohen Temperaturen entwickelt, gebaut und getestet. Die Messungen des Realteils sind wenig von Störungen betroffen, Messungen des Imaginärteils unterliegen Messschwankungen bis zu 20 %. Der Effekt nimmt mit steigendem Imaginärteil ε'' ab. Der Einfluss verschiedener Messsystemkomponenten wurde untersucht, darunter der Einfluss eines Wärmestrahlungsschutzes, der Probenposition und der Messauflösung des verwendeten Vektornetzwerkanalysators. Alle Fehlerquellen wurden als hinreichend klein bewertet. Anschließend wurden verschiedene Feuerfestmaterialien aus der Glasindustrie und ein beispielhaftes Glasgemenge untersucht und die Ergebnisse mit Mikrowellenerwärmungsversuchen verglichen. Eine qualitative Übereinstimmung konnte nachgewiesen werden. Abschließend wurden Empfehlungen für die Konstruktion von mikrowellengestützten Glasschmelzaggregaten gegeben
Development, simulation and practical investigation of the multi-frequency siren concept to increase data transmission rates
Full text linkIn the continuous search for Hydrocarbon and Geothermal resources in the earth, wells are drilled for various purposes. Wildcat, Appraisal, Production and Injection wells are drilled for proper field development and operation.
Based on the purpose and plan for the wells, trajectory and targets are defined. During drilling, continuous monitoring of trajectory, rock and fluid characteristics are required to achieve defined objectives. Measurement while Drilling (MWD) and Logging while Drilling (MWD) systems are included as part of the Bottom Hole Assembly (BHA) to perform continuous measurement and transmission of downhole data to the surface.
Measured data are converted to binary form and transferred to the surface for further processing and interpretation. Several methods of data transfer are possible albeit with various pros and cons. Currently, the most widely used method of transfer still remains the Mud Pulse Telemetry (MPT) system which makes use of the mud (drilling fluid) within the system for transmission of data.
The major focus of this research was to further expand the envelope in the research towards increasing data transmission rates using the mud siren, a form of mud pulse telemetry. This research includes practical investigations which was conducted within the unique Flow Loop Laboratory at the Institute of Drilling and Fluid Mining, TU Bergakademie Freiberg. Within the research, minor adjustments were made to the flow loop facility to align with realities expected on the Rig. Effects of the changes made were evaluated and presented. The pulser section of the flow loop was also redesigned and new mud sirens manufactured to allow for the practical investigation in series and parallel.
The major concept for increasing data transmission rate investigated in this research is the Multifrequency Mud Siren transmission in series and parallel. Following up with previous research, simulation of the flop loop scenario using ANSYS CFX was done to allow for numerical evaluation of the multifrequency transmission concept. Simulation runs were performed with various scenarios both in series and parallel, results evaluated and analyzed thereafter. A little mention on the amplification theory was also investigated and results shown.
For the practical experiments, the pulser section was redesigned to allow investigations both into the series and parallel conditions for multifrequency transmission. Various experimental flow runs were successfully performed, observations recorded, data analyzed using MATLAB and results discussed.
In closing, a conceptual design that contributes towards the possible field application of the Multifrequency transmission concept was developed. The Compact Double Multifrequency Siren concept was designed to aid easier adaptation of the Multifrequency transmission concept both in series and parallel.:Table of Contents
Declaration ii
Abstract iii
Acknowledgements v
List of Abbreviations vi
List of Symbols viii
Table of Contents x
1. Introduction 1
2. Literature Review and Fundamentals 5
2.1. Historical perspective 5
2.1.1. Introduction 5
2.1.2. Mud Pulse Telemetry 6
2.1.3. Telemetry drill pipe 7
2.1.4. Electromagnetic telemetry 7
2.1.5. Acoustic Telemetry 8
2.2. Mud Pulse Telemetry devices 9
2.2.1. Positive Pulser 9
2.2.2. Negative Pulser 10
2.2.3. Mud Siren 11
2.2.4. Oscillating Shear Valve 12
2.3. Modulation Techniques for Data Transmission 13
2.3.1. Baseband Transmission 13
2.3.2. Passband Transmission 15
2.4. Signal Transformation and Processing 16
2.4.1. Fourier Transformation 17
2.4.2. Short time Fourier Transformation 17
2.4.3. Continuous Wavelet Transformation 18
2.5. Summary of Previous Research Work on the Flowloop 19
3. Flowloop setup and current changes 21
3.1. Description of Flowloop 21
3.1.1. General overview of Flowloop 21
3.1.2. Pulser Prototypes 25
3.2. Improvement in Flow Loop Set-Up 28
3.2.1. Pump Change Justification 28
3.2.2. Pump replacement 35
3.2.3. Analysis of Pump Replacement 36
4. ANSYS Modelling and Simulation of the Multi Frequency Mud Siren in Series and Parallel 47
4.1. Basics of Numerical simulation with ANSYS CFX 48
4.2. Mesh Generation and Quality 51
4.3. Modelling 53
4.4. CFX-Pre Set-up and Post view 54
4.5. Flow Simulation Results in Series and Parallel 57
5. Laboratory Investigation on the Multi-Frequency Mud Siren Concept 64
5.1. Experiment Background and setup 64
5.2. Laboratory Practical Results and Analysis 68
5.2.1. Series Transmission Test 1: Single Siren vs Double Siren, Same Frequency 69
5.2.2. Series Transmission Test 2: Double Siren, Multi Frequency 72
5.2.3. Series Transmission Test 3: Double Siren, Multi Frequency Data String Transmission 75
5.2.4. Parallel Transmission Test 1: Single Siren vs Double Siren, Same Frequency 79
5.2.5. Parallel transmission test 2: Double siren, multi frequency 82
5.2.6. Parallel transmission test 3: Double siren, multi frequency Data String Transmission 84
6. Discussion on the Multi-Frequency Mud Siren Simulation and Practical Results 89
6.1. Result Discussion 89
6.2. Challenges and Sources of Errors 93
7. Outlook 100
7.1 Future Work (Compact Multifrequency Mud Siren) 100
7.2 Recommendations 106
8. Conclusion 107
9. References 111
10. List of Figures 114
11. List of Tables 120
12. Appendix 12
Influence of Gas Density and Plug Diameter on Plume Characteristics by Ladle Stirring
Full text linkThe paper presents new results concerning the influence of the gas density and porous plug diameter on the nature of liquid steel stirring with an inert gas in the ladle. The tests were carried out on a cold model of a 30t ladle using particle image velocimetry (PIV) with a high-speed camera to analyse the plume zone formed during the supply of argon and helium as a stirring gas. The similarity criteria for the investigation of stirring processes in cold model in the past were discussed and compared. The modified Morton number was used in this paper to relate the gas flow rate in the model with real objects. The presented results constitute complete documentation of the influence of the plug diameter and gas density on the size of formed gas bubbles and the velocity of gas bubbles rising in different zones of the plume, plume, and spout geometry, including the expansion angle, spout height, open eye area, and gas hold-up
Böhmische Wege - Straßen des Salzes: Lage der ältesten Salzwege über das Erzgebirge im funktionalen Verhältnis zu den daran entstandenen frühstädtischen Siedlungen
Full text linkBöhmische Wege (BW) sind nur Trassen, die in frühen Geschichtsperioden wesentlich der Versorgung der beidseitig des Erzgebirges wohnenden Völkerstämme mit dem essentiell wichtigen Salz Halles, aber auch allgemeinem Handel dienten. Zunächst waren das keltisch/germanische Siedelzellen; ab dem 6. Jh. Slawische Stämme (Altsorben). Von Halle aus berührten die BW aufzweigend die Siedelzellen nördlich des Gebirges, sodann erschlossen sie kontinuierlich den südlich am Gebirgsabfall liegenden Raum bis Praha. BW verlaufen auf relativ geraden Trassen. Wasserscheiden folgend, schneiden sie das SW-NO ausgerichtete Gebirge wesentlich parallel zu seinen Gewässerabflüssen. Besonders beachtenswert ist dabei das menschliche Bestreben, geradeaus gehen zu wollen. Der vielfach gekrümmte Gesamtweg ist deshalb durchschnittlich als Gerade aufzufassen. Die Arbeit zeigt besonders den Einfluss Böhmischer Wege auf die Besiedlung, das Entstehen nichtagrarischer Siedlungslandschaften bzw. von Städten und die frühe Entdeckung verschiedenster Bodenschätze
Anwendung des CTOD-Konzepts auf Rissfortschritt unter thermomechanischer Beanspruchung mithilfe von Experimenten und numerischer Simulation
Full text linkIm Rahmen des Forschungsprojekts ”TMF-Rissverlaufsberechnung für ATL-Heißteile“ des FVV e.V. wurden Untersuchungen zur Entwicklung eines Rissfortschrittsgesetzes unter thermomechanischer Wechselbeanspruchung (thermo-mechanical fatigue, TMF) für das austenitische Gusseisen Ni-Resist D-5S durchgeführt. Ziel der experimentellen Arbeiten war es, mit einseitig gekerbten Proben (SENT) eine Datenbasis für Risswachstum unter TMF-Belastung zu schaffen. Das Werkstoffverhalten des betrachteten austenitischen Gusseisens Ni-Resist D-5S wurde mithilfe eines validierten viskoplastischen, temperaturabhängigen Materialmodells modelliert, das zur Berücksichtigung großer Verzerrungen und Rotationen am Riss auf große Deformationen erweitert wurde. Zur Beurteilung des Rissfortschritts unter TMF wurde die zyklische Rissspitzenöffnungsverschiebung (ΔCTOD) als geeigneter Beanspruchungsparameter verwendet. Für die Simulation der Rissausbreitung wurde ein automatischer FEM-Algorithmus mit inkrementeller, adaptiver Neuvernetzung entwickelt. Dabei wurden Verformungen und inelastische Zustandsvariablen auf das neue Netz übertragen. Der Einfluss verschiedener Parameter innerhalb der Simulationsstruktur wurde analysiert. Ein verbesserter Mapping-Algorithmus zur Übertragung der Zustandsvariablen wurde entwickelt. Mithilfe begleitender 2D FEM-Simulationen wurden die Rissfortschrittskurven des Werkstoffs basierend auf den experimentellen Daten ermittelt und unter Anwendung des ΔCTOD Konzepts in parametrisierter Form dargestellt. Zusätzlich wurden Rissfortschrittsgesetze durch den Einsatz von Machine-Learning-Konzepten bestimmt. Dies ermöglicht erstmals eine quantitative Vorhersage der Rissentwicklung unter Beanspruchungsbedingungen mit Großbereichsfließen unter Berücksichtigung von TMF.As part of the research project ”TMF crack propagation calculation for ATL hot parts“ of the FVV e.V., an investigation was carried out to develop a crack propagation law under thermomechanical fatigue (TMF) for the austenitic cast iron Ni-Resist D-5S. The aim of the experimental work was to create a database for crack growth under TMF loading with single edge notch tension specimens (SENT). The material behavior of the austenitic cast iron under consideration, Ni-Resist D-5S, was modeled using a validated viscoplastic temperature dependent material model, which was extended to large deformations to account for large distortions and rotations in the crack. The cyclic crack opening displacement (ΔCTOD) was used as a suitable loading parameter to assess crack propagation under TMF. An automatic FEM algorithm with incremental adaptive remeshing was developed for the simulation of crack propagation. In the process, the deformations and inelastic state variables were transferred to the new mesh. The influence of different parameters within the simulation structure was analyzed. An ideal mapping algorithm for the transfer of state variables was developed. With the help of accompanying 2D FEM simulations, the crack propagation curves of the material were determined on the basis of the experimental data and presented in parameterized form using the concept ΔCTOD. Furthermore, crack propagation laws were determined using machine learning concepts. This allows for the first time a quantitative prediction of crack development under loading conditions with large scale yielding taking TMF into account
Regenerierung von zementgebundenem Gießereisand
Full text linkHeutzutage werden im Mittel- und Großguss, durch die technologischen Vorteile, vorrangig kaltharzgebundene Formstoffe eingesetzt. Die organischen Formstoffbinder emittieren jedoch im Gießereibetrieb leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe. Der Zementformstoff stellt demzufolge auf Grund fehlender organischer Emissionen eine umweltfreundliche Alternative dar. Im Projekt „RapidZem“ wurde ein konkurrenzfähiger Schnellzement mit entsprechenden technologischen Eigenschaften entwickelt. Für den industriellen Einsatz war es jedoch zwingend erforderlich, dass dessen Regenerierbarkeit und Anwendung im Kreislauf nachgewiesen wird. Dementsprechend wurden in dieser Arbeit Methoden zur Regenerierung und Wiederverwendung des umweltfreundlichen Schnellzementformstoffes untersucht. Dabei wurde im industriellen Maßstab aufgezeigt, dass unter der Verwendung von Regenerat im Formstoffkreislauf beim Vollformverfahren gute Gussteile hergestellt werden können. Deren Qualität entspricht Gussstücken, die in Furanharzformen produziert wurden. Zur Regenerierung des Schnellzementformstoffes empfehlen sich mechanische Regenerierungsanlagen, die im Chargenbetrieb mit eingebauten Schleifkörpern arbeiten. Auf Grund der starken Haftung des Zementbinders am Sandkorn hat sich die Prallbelastung als ungeeignet erwiesen, da es entweder zu einer geringen Regenerierungsintensität oder einer Zerstörung der Sandkörner kommt. Mit der in dieser Arbeit erzielten Regeneratqualität kann ein Formstoff mit max. 93,3 % Regeneratanteil hergestellt werden, bei entsprechender Prozessführung ist ein Regeneratanteil von 93,3 bis 100 % als theoretisch realisierbar einzustufen. Der Schnellzementformstoff erzielt gegenüber furanharzgebundenen Formstoffen derzeit keine vollständige Kostenneutralität. Aber durch die Tatsache, dass der Schnellzement keinerlei leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe emittiert, stellt dieser dennoch eine Alternative zum Furanharz dar und zwar für Gießereien die sich an ihrem Standort mit verschärften Anforderungen gegenüber Emissionen und Geruchsausbreitung konfrontiert sehen. Im Zusammenhang mit der TA-Luft kann es in mittel- bis langfristiger Zukunft zu Beschränkungen oder sogar einem eventuellen Genehmigungsverweigerung des Einsatzes von kaltharzgebundenen Formstoffsystemen kommen. Es ist abzusehen, dass der Umstieg auf den Schnellzementformstoff eine kostengünstigere und umweltfreundliche Alternative darstellen wird. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt muss dem Schnellzement als Formstoffbinder noch ein Prototypen-Status zugeordnet werden. In Hinblick auf die industrielle Anwendung ist von einer weiteren Optimierung durch den Hersteller auszugehen
FAIRe Wissenschaft mit elektronischen Laborjournalen
Full text linkIn dieser Ausgabe erfahren Sie, wie elektronische Laborjournale (ELNs) die Laborarbeit revolutionieren, indem sie die Umsetzung der FAIR-Prinzipien unterstützen, den Datenaustausch fördern und damit Transparenz und Reproduzierbarkeit in der Forschung stärken
Experimentalheft für Lehrer: Schauvorlesung TU Bergakademie Freiberg
Full text linkDas Experimentalheft ist eine Anleitung für Lehrer zur Vorbereitung von Experimenten im Chemieunterricht an Schulen
Influence of the Active Screen Plasma Power during Afterglow Nitrocarburizing on the Surface Modification of AISI 316L
Full text linkActive screen plasma nitrocarburizing (ASPNC) increases the surface hardness and lifetime of austenitic stainless steel without deteriorating its corrosion resistance. Using an active screen made of carbon opens up new technological possibilities that have not been exploited to date. In this study, the effect of screen power variation without bias application on resulting concentrations of process gas species and surface modification of AISI 316L steel was studied. The concentrations of gas species (e.g., HCN, NH3, CH4, C2H2) were measured as functions of the active screen power and the feed gas composition at constant temperature using in situ infrared laser absorption spectroscopy. At constant precursor gas composition, the decrease in active screen power led to a decrease in both the concentrations of the detected molecules and the diffusion depths of nitrogen and carbon. Depending on the gas mixture, a threshold of the active screen power was found above which no changes in the expanded austenite layer thickness were measured. The use of a heating independent of the screen power offers an additional parameter for optimizing the ASPNC process in addition to changes in the feed gas composition and the bias power. In this way, an advanced process control can be established