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Particle Image Velocimetry (PIV) an horizontalen Tensid-Filamenten

Particle Image Velocimetry (PIV) an horizontalen Tensid-Filamenten
chair:Untersuchungen zum strömungsinduzierten Strukturaufbau in verdünnten Tensidlösungen
type:Bachelorarbeit
time:nach Absprache
tutor:

M.Sc. Steffen Recktenwald

Die Anwendung von Tensiden, welche in wässrigen Lösungen wurmartige Mizellen (WLM) bilden, reicht vom Einsatz in Reinigungsmitteln, über Kosmetik- und Lebensmittelprodukte bis hin zur tertiären Ölförderung. Abhängig von der Tensidkonzentration, der Art des verwendeten Salzes, sowie des Salz/Tensid Verhältnisses, können in WLM Lösungen lineare oder verzweigte Strukturen entstehen. In verdünnten Tensidlösungen liegen bei ausreichend geringem Salzanteil lineare Mizellen vor, welche abhängig von der Strömung zu größeren Strukturen aggregieren können. Entstehende Strukturen haben einen drastischen Einfluss auf die rheologischen Eigenschaften der Lösung. Daraus resultierende Phänomene wie Scherverfestigung oder sehr hohe Fadenlebensdauern bei uniaxialer Verstreckung können mittels scherrheologischer Messmethoden bzw. mit der Capillary Breakup Elongational Rheometry (CaBER) charakterisiert werden.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll der strömungsinduzierte Strukturaufbau von Tensidlösungen in Dehnung systematisch untersucht werden, um das Verständnis der Struktur und der Dynamik in Tensidlösungen zu vertiefen. Hierzu soll die Strömung von verschiedenen Tensidlösungen in einem horizontalen Filament während der von der Oberflächenspannung kontrollierten Verjüngung mittels „Particle Image Velocimetry – PIV“ untersucht werden. Diese Erkenntnisse werden mit Messungen in vertikaler Richtung verglichen, um Rückschlüsse auf die sehr hohen Fadenlebensdauern in uniaxialer Dehnung zu erhalten. Des Weiteren sollen hierbei Parameter wie die Konzentration und die Größe der verwendeten Tracerpartikel systematisch variiert und deren Einfluss untersucht werden. Das Auftreten der Strukturen soll zusätzlich durch klassische Rotationsrheometrie in Scherung sowie mittels CaBER in Dehnung charakterisiert werden. Als Modellsystem wird Cetyltrimethylammoniumbromid/Natriumsalicylat (CTAB/NaSal) eingesetzt.

Die Aufgabenstellung gliedert sich in folgende Schritte:

  1. Durchführung einer Literaturrecherche.
  2. Auswahl geeigneter Tensid- und Salzkonzentrationen und Herstellung der Lösungen.
  3. Rheologische Charakterisierung in Scherung und Dehnung.
  4. Untersuchungen der Strömung eines horizontalen Fadens mittels PIV.
  5. Schriftliche Ausarbeitung mit abschließendem Vortrag.