The goal of this work is to experimentally assess the influence of limiting walls of Škoda Octavia 3 automobile cabin to the air jet flowing from the right-front situated automotive vent which is part of a car dashboard. The experiment is performed by the smoke visualization method. There is a single construction option measured for an experiment. The setup of the vanes direction and the air flow rate are modified for this option. The experiment is divided into two phases. In the first phase, the visualization of the free air flow is conducted. In the second phase, exit plates are constructed and consequently, the visualization of the wall-jet flow is conducted. The results of both are compared to each other. The results imply that the influence of the surrounding surfaces must be taken into account with the increasing flow rate for the vanes set in the direction of upper-right, middle-right, and middle-middle. There is a direct interaction between the flow and exit plates (the flow impact, the Coanda effect). The free flow does not contain the information about the mutual interaction between the flow and the exit plates, as it is in the case of the wall-jet flow. In the case of the wall-jet flow, the opening of the flow takes place due to the effect of the impact and the subsequential suction caused by the Coanda effect. The exit plates substituting the car dashboard and the front window contribute to the prevention of the air intake from surrounding space and consequently to earlier flow opening from the vent. The present work also contains the measurement methodology and the image evaluation, the comparison with previous free flow measurements (70% match) and the comparison to the measurement of hot-wire anemometry method.

The phenomenon of gas entrainment, as a result of impinging liquid jets, was experimentally investigated. The purpose of these investigations was to create a solid experimental database necessary for the development and validation of computational fluid dynamics (CFD) codes. In this work, various experimental setups were built to allow employing various imaging measurement techniques with high spatial and temporal resolution. High-speed imaging was applied for characterizing the flow structure that develops under the free surface. It was found that gas entrainment takes place as soon as the jet impact velocity overcomes the value of 1.2 m/s. The bubble plume, formed as a result of impingement, consists of two distinct regions: an inner region with high turbulence and fine freely dispersed bubbles and an outer region, where larger bubbles move towards the free surface. Two mechanisms are responsible for the occurrence of gas entrainment. High-speed camera observations were validated by means of ultrafast x-ray computed tomography, an innovative non-intrusive measurement technique. Also, quantitative information regarding the bubble plume was acquired from the high-speed observations, in terms of: penetration depth, width and spreading angle of the bubble plume. Measurements, based on two wire-mesh sensors, were performed to assess the gas entrainment rate. In these measurements, void fraction distributions and gas velocities were quantified. The entrainment rate was calculated as an integral over the entrained volumetric gas fraction. It was found to be a function of the jet velocity and length. Results were validated using dual-plane x-ray computed tomography. Results were in agreement with the ones obtained from the wire-mesh sensors and approximately four to six times smaller than predictions found in related publications. Instantaneous as well as time-averaged velocity fields of the continuous phase were gained by means of particle image velocimetry (PIV). Axial time-averaged velocities followed a power law profile, typical for fully developed flow conditions. Two recirculating vortices were found in the flow: one occurs as a result of the water adhering to the lateral wall of the tank and the flow being confined by the bottom wall, while the second one is generated in the wake of rising bubbles. Bubble entrainment was found to reduce liquid phase mean velocities and to enhance fluctuations in the streamwise direction. This is reflected in the distribution of the turbulence kinetic energy. Last but not least, several examples of comparisons between experimental data and CFD results stand to demonstrate the importance of the experimental observations gathered in the frame of this work. It is shown that the experimental data provides a good basis not only for qualitative comparisons, but also for quantitative correlations.

Die ökologischen und ökonomischen Anforderungen der heutigen Zeit verlangen energieeffiziente Verarbeitungsverfahren. Vor diesem Hintergrund befasst sich diese Arbeit mit dem Kunststoffblasformprozess, der neben dem für die Kunststoffverarbeitung typischen hohen Energiebedarf zusätzlich ein hohes Maß an energieintensiv zu erzeugender Druckluft erfordert. Ausgehend von einer ausführlichen Energiebilanz des Extrusionsblasformprozesses wurde der zur Formgebung (Blasluft) und zur inneren Blasteilkühlung (Spülluft) benötigte Drucklufteinsatz als eine energetische Schwachstelle identifiziert. Zur Reduzierung des erforderlichen Druckluftaufwands bei der Formgebung wird die Prozessrückführung der Blasluft detailliert betrachtet. Weiterhin wird ein Speichersystem vorgestellt, das eine sekundäre Nutzung der bei der inneren Blasteilkühlung kontinuierlich anfallenden druckbehafteten Prozessabluft ermöglicht. Abschließend wird ein Ansatz zum effektiven Drucklufteinsatz bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile aufgezeigt, der durch gezieltes Ausnutzen von für den Wärmeübergang günstiger Strömungsverhältnisse eine Kühlzeitverkürzung sowie eine Reduzierung des Druckluftaufwands verspricht.:1 Einleitung 2 Prozessanalyse des Blasformverfahrens 3 Motivation, Zielstellung und Aufbau der Arbeit 4 Energetische Bilanzierung des Extrusionsblasformverfahrens 5 Reduzierung des Druckluftaufwands bei der Formgebung 6 Sekundärnutzung der zur inneren Blasteilkühlung verwendeten Druckluft 7 Effektive Druckluftnutzung bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile 8 Zusammenfassung und Ausblick / Today's ecological and economic requirements demand energy-efficient processing methods. Against this background, this thesis deals with the plastic blow moulding process, which, in addition to the high energy demand typical for plastics processing, requires a high degree of energy-intensive compressed air. Based on a detailed energy balance of the extrusion blow moulding process, the use of compressed air required for forming (blow air) and for internal cooling of the blowing parts (purge air) was identified as an energetic weak point. In order to reduce the amount of compressed air required for forming, a feedback process used to recycle the blowing air is investigated in detail. Furthermore, a storage system will be presented which allows a secondary use of the pressurized process exhaust air, which is continuously generated during the internal cooling of the blowing part. Finally, an optimization approach for the effective use of compressed air for the internal cooling of bottle-shaped blow-moulded parts is presented, which promises a shortening of the cooling time and a reduction of the compressed air required through the targeted use of favourable flow conditions for heat transfer.:1 Einleitung 2 Prozessanalyse des Blasformverfahrens 3 Motivation, Zielstellung und Aufbau der Arbeit 4 Energetische Bilanzierung des Extrusionsblasformverfahrens 5 Reduzierung des Druckluftaufwands bei der Formgebung 6 Sekundärnutzung der zur inneren Blasteilkühlung verwendeten Druckluft 7 Effektive Druckluftnutzung bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile 8 Zusammenfassung und Ausblick

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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Metallchalkogenid-Nanopartikel bzw. Quantum Dots größenselektiv mittels kontinuierlicher MicroJet-Reaktor-Technologie in wässrigem Medium erzeugt. Aufgrund der sehr kurzen Mischzeiten im µs- bis ms-Bereich können Keimbildung und -wachstum im MicroJet-Reaktor zeitlich voneinander separiert werden. Die Begrenzung des Partikelwachstum durch den Einsatz von Stabilisatoren oder geringer Präkursorkonzentrationen ermöglichten die Synthese von monodispersen, nanokristallinen Produkten mit sehr schmaler Partikelgrößenverteilung. Ausgehend von den wasserlöslichen Präkursoren Cadmiumnitrat und Natriumsulfid wurde sowohl eine Synthesestrategie für elektrostatisch- als auch Liganden-stabilisierte CdS-Nanopartikel entwickelt. Es wurden zahlreiche Reaktionsparameter wie Temperatur, Präkursorverhältnis, Konzentration oder Fällungsmittel variiert und der Einfluss auf die Partikelgröße überprüft. In weiteren Untersuchungen konnte die Übertragbarkeit der MicroJet-Reaktor-Synthese auf die Metallchalkogenide Cadmiumzinksulfid, Silbersulfid und Silberindiumsulfid validiert werden. Auch komplexere Systeme wie Core/Shell Partikel sind mittels postsynthetischer Beschichtung der im MicroJet-Reaktor hergestellten Nanopartikel möglich. Erste Experimente zur Synthese von CdSe bestätigten die Eignung des kontinuierlichen Verfahrens zur Fällung höherer Chalkogenide.:1 Einleitung 1 1.1 Halbleiternanopartikel 3 1.1.1 Bandstruktur des Festkörpers 3 1.1.2 Interbandübergänge in direkten und indirekten Halbleitern 7 1.1.3 Quantum Confinement 15 1.2 Fällung von Nanopartikeln im MicroJet-Reaktor 20 1.2.1 Partikelbildung durch Kristallisation 20 1.2.2 Funktionsprinzip des MicroJet-Reaktors 22 1.2.3 State of the Art 25 1.3 Nanoskalige Metallchalkogenide 29 1.3.1 Cadmiumchalkogenide 29 1.3.2 Near-Infrared Quantum Dots 31 1.3.3 Core/Shell-Partikel 34 1.4 Zielsetzung 37 2 Ergebnisse und Diskussion 39 2.1 Allgemeines 39 2.2 Cadmiumchalkogenide 47 2.2.1 Hydrothermalsynthese von CdS im Laborautoklaven 47 2.2.1.1 Wiederholbarkeit 48 2.2.1.2 Einfluss des Präkursorverhältnis 50 2.2.1.3 Versuchsplanung zur Untersuchung ausgewählter Reaktionsparameter 51 2.2.1.4 Effektberechnung zur Untersuchung ausgewählter Einflussfaktoren 54 2.2.1.5 Beobachtungen und Charakterisierung 56 2.2.2 Kontinuierliche Synthese von CdS im MicroJet-Reaktor 62 2.2.2.1 MJR-Synthese von CdS aus Cd(NO3)2 und Na2S 62 2.2.2.2 MJR-Synthese von CdS aus Cd(NO3)2 und Thioacetamid 71 2.2.3 CdS/ZnS Core/Shell und Cd1-xZnxS Quantum Dots 76 2.2.3.1 CdS/ZnS Core/Shell Quantum Dots 77 2.2.3.2 Cd1-xZnxS Quantum Dots 88 2.2.4 Hydrothermalsynthese von CdSe im Laborautoklaven 99 2.2.4.1 Wiederholbarkeit 99 2.2.4.2 Präkursorverhältnis Cd2+:Se2- 101 2.2.4.3 Versuchsplanung zur Untersuchung ausgewählter Reaktionsparameter 104 2.2.4.4 Effektberechnung zur Untersuchung ausgewählter Einflussfaktoren 108 2.2.4.5 Beobachtungen und Charakterisierung 111 2.2.5 Kontinuierliche Synthese von CdSe im MicroJet-Reaktor 116 2.3 Near-Infrared Quantum Dots 121 2.3.1 Kontinuierliche Synthese von AgS2 im MJR-Reaktor 121 2.3.1.1 Elektrostatisch stabilisierte Ag2S Quantum Dots 121 2.3.1.2 Ag2S/ZnS Core/Shell Quantum Dots 138 2.3.1.3 Ligandenstabilisierte Ag2S Quantum Dots 143 2.3.2 Kontinuierliche Synthese von Indiumsilbersulfid im MJR-Reaktor 152 3 Experimenteller Teil 165 3.1 Synthesen 165 3.1.1 Verwendete Chemikalien 165 3.1.2 Hydrothermalsynthese im Laborautoklaven 166 3.1.2.1 Versuchsaufbau 166 3.1.2.2 Cadmiumsulfid 167 3.1.2.3 Cadmiumselenid 168 3.1.2.4 Silbersulfid 169 3.1.3 Kontinuierliche Synthese im MicroJet-Reaktor 169 3.1.3.1 Versuchsaufbau und Durchführung der MicroJet-Reaktor-Synthese 169 3.1.3.2 Synthese Liganden-stabilisierter Metallsulfide 171 3.1.3.3 Synthese elektrostatisch stabilisierter Metallsulfide 171 3.1.3.4 Synthese von Cadmiumselenid 172 3.1.3.5 Synthese von Core-Shell-Partikeln 172 3.2 Analytische Methoden 173 3.2.1 Dynamische Lichtstreuung (DLS) 173 3.2.2 Statische Lichtstreuung (SLS) 173 3.2.3 UV/Vis-Absorptionsspektroskopie 173 3.2.4 Photolumineszenz (PL)-Spektroskopie 174 3.2.5 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 174 3.2.6 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 175 3.2.7 Optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) 175 3.2.8 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) 176 3.2.9 Pulver-Röntgendiffraktometrie (PXRD) 176 3.2.10 RAMAN-Spektroskopie 177 3.2.11 Abgeschwächte Totalreflexions-Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR) 177 4 Zusammenfassung und Ausblick 179 5 Literatur 182 6 Anhang 195 / In the present work, metal chalcogenide nanoparticles or Quantum Dots were obtained size-selectively using continuous MicroJet Reactor technology. Due to the short mixing times in the µs to ms range, crystallite nucleation and crystal growth are well separated and enable concentration-limited particle growth. Alternatively, particle growth can be limited by stabilizers. Starting from the water-soluble precursors Cd(NO3)2 and Na2S, a synthesis strategy for both electrostatic and ligand stabilized CdS nanoparticles in aqueous medium was developed. The nanocrystalline products obtained were characterized by a narrow, monodisperse particle size distribution. Examining the influence of the particle size, numerous reaction parameters e. g. temperature, ratio of precursors, concentration or precipitant were varied. In further investigations, the transferability of the MicroJet Reactor synthesis to the metal chalcogenides (Cd,Zn)S, Ag2S and AgInS2 was validated. By means of post-synthetic coating of the nanoparticles produced in the MicroJet Reactor, more complex systems such as CdS/ZnS or Ag2S/ZnS core/shell particles are accessible. Initial experiments on the synthesis of CdSe confirmed the suitability of the continuous process for precipitation of selenides.:1 Einleitung 1 1.1 Halbleiternanopartikel 3 1.1.1 Bandstruktur des Festkörpers 3 1.1.2 Interbandübergänge in direkten und indirekten Halbleitern 7 1.1.3 Quantum Confinement 15 1.2 Fällung von Nanopartikeln im MicroJet-Reaktor 20 1.2.1 Partikelbildung durch Kristallisation 20 1.2.2 Funktionsprinzip des MicroJet-Reaktors 22 1.2.3 State of the Art 25 1.3 Nanoskalige Metallchalkogenide 29 1.3.1 Cadmiumchalkogenide 29 1.3.2 Near-Infrared Quantum Dots 31 1.3.3 Core/Shell-Partikel 34 1.4 Zielsetzung 37 2 Ergebnisse und Diskussion 39 2.1 Allgemeines 39 2.2 Cadmiumchalkogenide 47 2.2.1 Hydrothermalsynthese von CdS im Laborautoklaven 47 2.2.1.1 Wiederholbarkeit 48 2.2.1.2 Einfluss des Präkursorverhältnis 50 2.2.1.3 Versuchsplanung zur Untersuchung ausgewählter Reaktionsparameter 51 2.2.1.4 Effektberechnung zur Untersuchung ausgewählter Einflussfaktoren 54 2.2.1.5 Beobachtungen und Charakterisierung 56 2.2.2 Kontinuierliche Synthese von CdS im MicroJet-Reaktor 62 2.2.2.1 MJR-Synthese von CdS aus Cd(NO3)2 und Na2S 62 2.2.2.2 MJR-Synthese von CdS aus Cd(NO3)2 und Thioacetamid 71 2.2.3 CdS/ZnS Core/Shell und Cd1-xZnxS Quantum Dots 76 2.2.3.1 CdS/ZnS Core/Shell Quantum Dots 77 2.2.3.2 Cd1-xZnxS Quantum Dots 88 2.2.4 Hydrothermalsynthese von CdSe im Laborautoklaven 99 2.2.4.1 Wiederholbarkeit 99 2.2.4.2 Präkursorverhältnis Cd2+:Se2- 101 2.2.4.3 Versuchsplanung zur Untersuchung ausgewählter Reaktionsparameter 104 2.2.4.4 Effektberechnung zur Untersuchung ausgewählter Einflussfaktoren 108 2.2.4.5 Beobachtungen und Charakterisierung 111 2.2.5 Kontinuierliche Synthese von CdSe im MicroJet-Reaktor 116 2.3 Near-Infrared Quantum Dots 121 2.3.1 Kontinuierliche Synthese von AgS2 im MJR-Reaktor 121 2.3.1.1 Elektrostatisch stabilisierte Ag2S Quantum Dots 121 2.3.1.2 Ag2S/ZnS Core/Shell Quantum Dots 138 2.3.1.3 Ligandenstabilisierte Ag2S Quantum Dots 143 2.3.2 Kontinuierliche Synthese von Indiumsilbersulfid im MJR-Reaktor 152 3 Experimenteller Teil 165 3.1 Synthesen 165 3.1.1 Verwendete Chemikalien 165 3.1.2 Hydrothermalsynthese im Laborautoklaven 166 3.1.2.1 Versuchsaufbau 166 3.1.2.2 Cadmiumsulfid 167 3.1.2.3 Cadmiumselenid 168 3.1.2.4 Silbersulfid 169 3.1.3 Kontinuierliche Synthese im MicroJet-Reaktor 169 3.1.3.1 Versuchsaufbau und Durchführung der MicroJet-Reaktor-Synthese 169 3.1.3.2 Synthese Liganden-stabilisierter Metallsulfide 171 3.1.3.3 Synthese elektrostatisch stabilisierter Metallsulfide 171 3.1.3.4 Synthese von Cadmiumselenid 172 3.1.3.5 Synthese von Core-Shell-Partikeln 172 3.2 Analytische Methoden 173 3.2.1 Dynamische Lichtstreuung (DLS) 173 3.2.2 Statische Lichtstreuung (SLS) 173 3.2.3 UV/Vis-Absorptionsspektroskopie 173 3.2.4 Photolumineszenz (PL)-Spektroskopie 174 3.2.5 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 174 3.2.6 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 175 3.2.7 Optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) 175 3.2.8 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) 176 3.2.9 Pulver-Röntgendiffraktometrie (PXRD) 176 3.2.10 RAMAN-Spektroskopie 177 3.2.11 Abgeschwächte Totalreflexions-Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR) 177 4 Zusammenfassung und Ausblick 179 5 Literatur 182 6 Anhang 195