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Dr. Christian Day
Kontakt
Dr. Christian Day
Bereichsleiter Vakuumtechnik

Tel: +49 721 608-22609

Email: christian dayZwh2∂kit edu

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Vakuumtechnik

Willkommen auf den Seiten des Bereichs Vakuumtechnik

Wir beschäftigen uns mit allen Aspekten der Vakuumtechnik, ihren wissenschaftlichen Grundlagen und ihrer Anwendung. Seit vielen Jahren ist ein Schwerpunkt unserer Arbeiten die Entwicklung der Vakuumpumpsysteme für das ITER Projekt, bestimmt das komplexeste Vakuumsystem der Welt. Diese Aktivitäten umfassen F&E und Designaufgaben.

Eine unserer Kernkompetenzen  im Bereich Forschung und Entwicklung ist die Auslegung, das Design und der Bau von Kryopumpen, die auf die spezifische Pumpaufgabe hin und nach einer Spezifikation des Betreibers entwickelt werden. Zum Test oder zur Abnahme von Kryopumpen betreiben wir die die TIMO Testanlage. Sie wurde ursprünglich für die parametrische Qualifizierung der ITER-Kryopumpen (Saugvermögen, Kapazitätsgrenzen, Regenerationsprozeduren) unter ITER-relevanten Bedingungen gebaut, ist aber zum Test beliebiger kryogener Komponenten einsetzbar. Das Herzstück jeder Kryopumpe sind die tiefkalten Flächen, an denen der eigentliche Pumpvorgang stattfindet. Die hierfür von uns eingesetzte Aktivkohle als Oberflächenbeschichtung wurde durch gezielte Untersuchung der Kryosorption der zu pumpenden Gase ausgewählt. Hierfür betreiben wir die Versuchsanlage COOLSORP zur Messung von Sorptionsisothermen bei kryogenen Temperaturen. Die Herstellung entsprechender beschichteter Panels bieten wir als Dienstleistung an. Kryopumpen weisen die größten Saugvermögen aller Pumptypen auf. Um dies optimal ausnutzen zu können, sind auch besonders große Saugvermögen der Vorpumpen nötig. Entsprechende Entwicklungsarbeiten auf diesem Gebiet werden ebenfalls in unserer Abteilung geleistet.

Der zweite Schwerpunkt im Bereich F&E ist die Beschreibung von Vakuumströmungen, auch für komplexe Strömungssysteme, in einem weiten Bereich der Knudsenzahl. Unser besonderes Interesse gilt dem Gebiet, in dem kommerzielle Programme (Computational Fluid Dynamics) versagen, weil die Annahmen einer Kontinuumsströmung nicht mehr gültig sind. Je nach Geometrie, Komplexität, und Randbedingung der jeweiligen Anwendung verwenden wir dazu unterschiedliche Verfahren. Dies sind z.B. die Monte Carlo Simulation ohne Berücksichtigung von intermolekularen Stößen (Hochvakuum) oder mit deren Berücksichtigung (DSMC-Verfahren und Time-of-flight Verfahren). Für voll ausgebildete Strömungen (z.B. die Durchströmung von langen Kanälen, so dass die Ein- und Austrittseffekte vernachlässigt werden können) werden Lösungen der linearisierten Boltzmann-Gleichung entwickelt. Zur Validierung unserer Rechenergebnisse betreiben wir die Versuchsanlage TRANSFLOW, mit der Leitwerte von beliebigen vakuumtechnischen Komponenten (Rohrleitungen verschiedener Querschnitte, Ventile, Bälge etc.) in einem weiten Bereich der Knudsenzahl gemessen werden können.

Im Bereich Design werden konstruktive Studien und Simulationen durchgeführt, um die Pumpen vakuumtechnisch, betriebstechnisch (kryogen) und fertigungstechnisch zu optimieren (Thermohydraulik, Strömung, Schweißtechnik und Festigkeit). Schließlich werden die Gesamtsysteme vakuumtechnisch charakterisiert (Durchsätze, Leitwerte, auch im Übergangsbereich).

Besonders wichtig ist uns auch die Ausbildung des Ingenieursnachwuchses auf dem Gebiet der Vakuumtechnik. In der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik wird daher die zweisemestrige Vorlesung Vakuumtechnik (I (Grundlagen) und II (Vertiefung)) angeboten. Der Bereichsleiter Dr. Christian Day vertritt das Gebiet Vakuumtechnik auch als Dozent bei verschiedenen Seminaren und Kursen. Einführungen in das Gebiet der Vakuumtechnik und zielgerichtete Schulungen können auch direkt bei interessierten Unternehmen veranstaltet werden.

Die im Rahmen der F&E und Designarbeiten entwickelten Berechnungswerkzeuge und die gewonnenen Erfahrungen mit großen Ultrahochvakuumanlagen sowie unsere experimentellen Möglichkeiten werden als Dienstleistung auch externen Partnern zur Verfügung gestellt. Schlussendlich sehen wir uns als Ihr Ansprechpartner bei der Lösung von vakuumtechnischen Problemen.

 

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