In-Situ Monitoring of Multi-Phase Flows in Microreactors via

Doctoral Position
In-Situ Monitoring of Multi-Phase Flows in Microreactors via
Electrical Impedance Spectroscopy
Keywords: chemical process technologies, fluid mechanics, mass and heat transfer, phase change,
process monitoring and control
Microfluidic systems are currently finding ever more uses for a variety of chemical and thermal fluid
processes in industrial and research settings. Process intensification results from the increased surface-tovolume ratios found in such confined spaces, and in many cases can be used to suppress unwanted side
reactions or provide excellent thermal control. Such microfluidic systems, however, often function like a
black-box; there is still much that is unclear about the process phenomena which occur in microchannels,
especially with multiphase flows. Therefore, it is of great interest to improve sensing techniques in order to
obtain real-time, in-situ data, which can be used to develop mechanistic models of these thermal and
chemical processes.
We are seeking a doctoral candidate who will contribute as a central member of the DFG Research
Training Group “Assessing and Controlling Dynamic Local Process Conditions in Microreactors via Novel
Integrated Sensors” (German title: “Erfassung und Steuerung dynamischer lokaler Prozesszustände in
Mikroreaktoren mittels neuer in-situ Sensorik - ProMiSe”). The responsibilities of the doctoral candidate will
include the development, integration and test of sensors for tracking solid/liquid/gas-phase distributions
inside microchannels via dielectric impedance spectroscopy. The work will be conducted in collaboration
with project partners at the Karlsruhe Institute for Technology, Institute for Micro Process Engineering. The
principle application areas will be 1) tracking phase changes in microevaporator modules (Dr. Jürgen
Brandner, KIT) and 2) monitoring the distribution of catalyst particles during the synthesis of hydrogen
peroxide via suspension catalysis in a microreactor (Prof. Dr. Roland Dittmeyer, KIT). Based on the results
in these applications, the concept will be extended to additional microfluidic systems (nanoparticle
synthesis, membrane-based filtrations). The doctoral candidate will also work closely with project partners
in the development of computational modeling methods for describing processes.
This is a 100% position (TVL–E13) for 36 months. Please send applications as pdf files (cover letter, CV,
academic degree, academic transcript) to Dr. Keith Cobry ([email protected]). The University of
Freiburg strongly encourages the application of highly qualified women and persons with disabilities. The
position will be open until filled.
Please Contact:
Prof. Dr.-Ing. Peter Woias
Department of Microsystems Engineering (IMTEK)
Laboratory for Design of Microsystems
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel. 0761/203-7490, e-mail: [email protected]
Dr. Keith Cobry
Department of Microsystems Engineering (IMTEK)
Laboratory for Design of Microsystems
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel. 0761/203-7497, e-mail: [email protected]
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, IMTEK, Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Promotionsstelle
In-Situ Nachverfolgung mehrphasiger Strömungen in
Mikroreaktoren mittels elektrischer Impedanzspektroskopie
Stichwörter: chemische Verfahrenstechnik, Fluidmechanik, Stoff- und Wärmeübergang,
Phasenübergänge, Prozessmonitoring und -regelung
Mikrofluidische Systeme werden in neuester Zeit vermehrt für die Durchführung chermischer und
thermischer Verfahrensschritte eingesetzt, dies sowohl in der Industrie als auch in der Forschung. Diese
Mikroreaktoren ermöglichen Prozessintensivierung, z.B. wegen ihres hohen Flächen-VolumenVerhältnisses und wegen der Möglichkeit, Mehrphasenströmungen und –prozesse in kleinsten Räumen
durchzuführen. Diese exakt definierten Geometrien und kleinen Volumina erlauben zudem eine exzellente
thermische Kontrolle sowie die Unterdrückung unerwünschter Nebenreaktionen. Aus messtechnischer
Sicht erscheinen sie aber oft als „Black-Boxes“, die kaum Einsicht in die Prozesse in ihrem Inneren
erlauben; insbesondere bei mehrphasigen Strömungen in Mikrokanälen bleibt heute noch viel zu den
tatsächlichen Prozessphänomenen ungeklärt. Deshalb besteht großes Interesse für die Entwicklung von
Messtechniken und Sensorik, die Daten in Echtzeit in Mikroreaktoren erfassen können, was entsprechend
zur Entwicklung von mechanistischen Modellen der thermischen und chemischen Prozesse führen kann.
Im Rahmen der kürzlich bewilligten DFG-Forschergruppe FOR 2383 „ProMiSe“ ist eine Doktorandenstelle
zu dieser Thematik zu besetzen. Das Tätigkeitsprofil umfasst u.a. Entwicklung, Integration und Test von
Sensoren für die Nachverfolgung der Phasenverteilungen (fest/flüssig/gas) innerhalb von Mikrokanälen
mittels dielektrischer Impedanzspektroskopie. Die Arbeit erfolgt in Zusammenarbeit mit Projektpartnern am
Karlsruher Institut für Technologie – Institut für Mikroverfahrenstechnik. Die primären Anwendungsbereiche
der entwickelten Sensoren und Messverfahren sind 1) Nachverfolgung von Phasenübergangsprozessen in
Mikroverdampfungsmodulen (Dr. Jürgen Brandner, KIT) und 2) Monitoring der Verteilung katalytischer
Mikropartikel während der Synthese von Wasserstoffperoxid mittels Suspensionskatalyse im Mikroreaktor
(Prof. Dr. Roland Dittmeyer, KIT). Beruhend auf den Ergebnissen dieser Anwendungen wird das
Sensorprinzip auch auf weitere mikrofluidische Anwendungen erweitert (Synthese von Nanopartikeln,
Membranfiltrationen). Der Doktorand/die Doktorandin wird zudem in Kooperation mit Projektpartnern an
der Entwicklung von Berechnungsmodellen für die untersuchten Prozesse zusammenarbeiten.
Die Stelle ist als 100% Stelle nach TVL-E13 für 36 Monate ausgeschrieben. Senden Sie bitte Ihre
Bewerbungsunterlagen als pdf-Datei (Begleitbrief, Lebenslauf, Ausbildungs- und Arbeitszeugnisse) an Dr.
Keith Cobry ([email protected]). Die Universität Freiburg fördert nachdrücklich Bewerbungen von
qualifizierten Frauen und Personen mit Behinderungen.
Please Contact:
Prof. Dr.-Ing. Peter Woias
Department of Microsystems Engineering (IMTEK)
Laboratory for Design of Microsystems
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel. 0761/203-7490, e-mail: [email protected]
Dr. Keith Cobry
Department of Microsystems Engineering (IMTEK)
Laboratory for Design of Microsystems
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel. 0761/203-7497, e-mail: [email protected]
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, IMTEK, Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen

Download Report