In dieser Arbeit wurde ein computergestütztes, dynamisches Ein-Spur-Modell eines Pkw mit einem parallelen hybrid-elektrischen Antrieb (P2-Topologie) in Matlab-Simulink entwickelt. Es erlaubt die Skalierung des elektrischen Leistungsanteils und simuliert die Betriebsarten elekt- risches, konventionelles und hybrides Fahren, Bremsenergierückgewinnung und Start-Stopp- Betrieb. Ferner kann durch die Modellierung einer Einscheiben-Trockenkupplung zwischen Verbrennungs- und Elektromotor die Momentenübertragung bei schlupfender Kupplung wäh- rend des Anfahrens oder beim Start des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor nach- gebildet werden. Die Fahrzeugsimulation kann in drei verschiedenen Fahrzyklen (NEFZ, WLTP, FTP-75) durchgeführt werden. Als Ausgabegrößen stehen u.a. der Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen, die Antriebs- und Rekuperationsarbeit am Verbrennungs- bzw. Elektro- motor und an den Rädern sowie die dafür benötigte bzw. rückgeführte elektrische Energie zur Verfügung. Zusätzlich kann der zeitliche Verlauf zahlreicher relevanter Größen dargestellt wer- den. Die Validierung der Simulation zeigte eine gute Übereinstimmung mit den Daten eines realen Fahrzeuges in Bezug auf Beschleunigungsverhalten, Maximalgeschwindigkeit und Kraftstoffverbrauch. / In the frame of this Master Thesis a dynamic single-track-model of a hybrid electric vehicle was developed. The model comprises basic operation modes such as electric, conventional and hybrid driving, recuperation of braking energy and engine start-stop. It allows to scale the split of the propulsion between the combustion and electric engine. A further fundamental com- ponent is the model of a friction disc clutch, enabling the simulation of torque transmission of a slipping clutch during the vehicle start and the upspeeding of the combustion engine through the electric engine. The program offers three driving cycles for simulation (NEDC, WLTC, FTP- 75). Fuel consumption, CO2-emissions, propulsion and recuperation work of the combustion engine, electric engine and the wheels are provided as output variables as well as the required and recuperated electric energy. Furthermore several relevant variables are displayed in their progress over time. The model was validated against real vehicle data showing a good corre- lation regarding acceleration, maximum speed and fuel consumption.

Bewegungsmangel und seine Folgen bilden derzeit einen Forschungsschwerpunkt im Kontext sportwissenschaftlicher Fragestellungen. Der Fokus liegt dabei zumeist auf Berufsgruppen mit sitzender Tätigkeit und bestehendem Übergewicht. Unbe-rücksichtigt bleiben jedoch Zielgruppen mit intensiver berufsbedingter körperlicher Aktivität. Resultierend aus der Diskrepanz zwischen hoher körperlicher Aktivität im Beruf und gleichzeitigem Übergewicht bildet die Frage nach der Energiebilanz bei Forstwirten die Grundlage der vorliegenden Studie. Hierzu wird die Energieauf-nahme dem Energieumsatz gegenübergestellt, um Schlussfolgerungen aus der hohen körperlichen Aktivität und dem gleichzeitig bestehenden Übergewicht der Forstwirte ziehen zu können. Die Ermittlung des Energieumsatzes wurde mit Aktivitätsprotokollen und mit indi-rekter Kalorimetrie bei typischen beruflichen Tätigkeiten umgesetzt. Darüber hin-aus wurden Ernährungsprotokolle zur Bestimmung der Energieaufnahme und Er-hebungen zu äußeren Bedingungen und zur Körperkomposition durchgeführt. Die Messungen wurden über einen Messzeitraum von sieben Tagen zu drei Messzeit-punkten (t1=Winter, t2=Frühjahr, t3=Sommer) durchgeführt, um das saisonale Be-lastungsprofil der Forstwirte und die damit einhergehenden unterschiedlichen be-ruflichen Tätigkeiten zu berücksichtigen. Bei der Energieaufnahme konnte in t1 der höchste Wert verzeichnet werden (3135 kcal pro Tag). Bei allen drei Messzeitpunkten deckte die Energieaufnahme den Energiebedarf eines Mittelschwerarbeiters. Die Energieumsätze während der einzelnen beruflichen Tätigkeiten lagen zwischen 6,6 kcal/min beim Wegebau und 9,4 kcal/min bei der Holzernte und entsprechen einem Metabolic Equivalent of Task (MET) von 5-7, welche in den Bereich der Schwerstarbeit einzuordnen war. In allen drei Messzeitpunkten konnte eine negative Energiebilanz festgestellt wer-den, die im Gegensatz zur Entwicklung der Körperkomposition (t3=20,81%) und der steigenden BMI-Werte stand (t3=27,3). Es lässt sich ein Belastungsprofil ver-muten, das in verschiedene Phasen eingeteilt ist, welche in ihrer Belastungsinten-sität variieren und über einen mehrtägigen Zeitraum andauern.

Die subklinische Klauenrehe stellt als Ausgangspunkt für eine Vielzahl daraus resultierender Klauenerkrankungen einen wichtigen Faktor in Bezug auf Tierschutz und Wirtschaftlichkeit von Hochleistungsmilchkühen dar. Die Ätiologie und Pathogenese dieser komplizierten Klauenerkrankung ist bis heute noch nicht eindeutig geklärt. Eine Vielzahl von Faktoren kann die Klauenlederhaut im Sinne einer Reheentwicklung negativ beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit sollte der Einfluss der negativen Energiebilanz nach der Kalbung und eines daraus resultierenden Fettmobilisationssyndroms auf die Entwicklung rehetypischer Anzeichen an den Klauen untersucht werden. Weiterhin sollte geprüft werden, inwieweit die thermographische Untersuchung der Klauen nach der Kalbung, also dem predistinierten Zeitpunkt für die Entwicklung einer Klauenrehe, in der Lage ist, Aufschluss über den Entzündungszustand der Lederhaut zu geben und dementsprechend als frühdiagnostisches Mittel zur Erkennung der subklinischen Klauenrehe Anwendung finden kann. Die Temperaturverteilung über die einzelnen Hauptklauen und die Veränderung dieser im Laufe der Frühlaktation, sowie Unterschiede zwischen primiparen und multiparen Tieren wurde untersucht. Hierfür wurden die Klauen von 123 Kühen und Färsen bzw. Jungkühen aus drei Milchviehanlagen mit ähnlichen Jahresleistungen und verschiedenen Stallböden in der ersten Woche nach der Kalbung, sowie nach Vollendung des zweiten Laktationsmonats bezüglich des Vorliegens einer Lahmheit und, nach der Durchführung einer funktionellen Klauenpflege, auf Anzeichen der subklinischen Klauenrehe durch Vergabe eines Klauenscores untersucht und zusätzlich mittels Thermographie der Fußungsfläche analysiert. Um den Einfluss des Stoffwechsels auf die Reheentwicklung definieren zu können, erfolgten im Zeitraum von 8 Wochen vor der Kalbung bis 8 Wochen nach der Kalbung in regelmäßigen Abständen Messungen der Rückenfettdicke sowie Blutprobenentnahme zur Bestimmung der jeweiligen Freien-Fettsäuren- (FFS), ß-Hydroxybutyrat- (BHB) und Glucosekonzentrationen. Um den Einfluss anderer Stoffwechselentgleisungen abzugrenzen, wurden weiterhin die Parameter Lactat, Gesamtprotein, Albumin, Harnstoff, Calcium, Creatinkinase (CK), Aspartataminotransferase (ASAT) und Lactatdehydrogenase (LDH) bestimmt. Bei der Beurteilung von Lahmheit und Reheanzeichen stellte sich eine signifikante Zunahme letztgenannter nach dem zweiten Laktationsmonat dar. Die Lahmheitsinzidenz nahm dagegen leicht ab. Gummiböden hatten insgesamt einen positiven Effekt auf die Reheentwicklung. Jungkühe wiesen deutlich stärkere rehetypische Veränderungen (Hämorrhagien, Gelbverfärbungen im Horn, weiches Horn) auf als ältere Tiere. Die rehetypischen Veränderungen konzentrierten sich dabei bei allen Probanden auf die hinteren Lateralklauen. Die Thermographie zeigte gravierende Differenzen zwischen den Vorder- und Hintergliedmaßen, sowie zwischen Lateral- und Medialklauen. Die Hinterklauen waren deutlich (p<0,0001) wärmer als die Vorderklauen. Die Lateralklauen der Hintergliedmaßen zeigten sich wärmer als die Medialklauen, während es sich an den Vorderklauen tendenziell umgekehrt verhielt. Im Laktationsverlauf ließ sich eine leichte Zunahme der Differenzen beobachten, wobei sich die Absoluttemperaturen kaum unterschieden. Obwohl die Verteilung von rehetypischen Veränderungen dem Muster der Temperaturverteilung über die Hauptklauen entsprach (hintere Lateralklauen hatten die meisten rehetypischen Veränderungen und die höchsten Temperaturen), konnte keine eindeutige Korrelation zwischen der Klauentemperatur nach der Kalbung und den sichtbaren Reheveränderungen acht Wochen später gefunden werden. Die Temperaturverteilung auf den einzelnen Hauptklauen zeigte in den meisten Fällen (77,3 %) einen um ca. 2-3°C wärmeren Ballenbereich (Rusterholzstelle) im Vergleich zur Klauenspitze. Bei 16,5 % der Klauen waren beide Bereiche gleichwarm (Temperaturunterschied < 1°C) und bei einem geringen Anteil (6,2 %) zeigte sich die Spitze als wärmste Stelle an der Fußungsfläche. Zwischen der Höhe der Rückenfettdicke, der FFS-, BHB- und Glucosekonzentrationen und der Entwicklung einer subklinischen Klauenrehe ergaben sich keine aussagekräftigen Korrelationen. Tendenziell waren eher unterkonditionierte Tiere von Klauenveränderungen betroffen. Schlussfolgerung: Obwohl die Temperaturverteilung auf der Fußungsfläche dem Verteilungsmuster rehetypischer Veränderungen entsprach, war die Thermographie nicht als frühdiagnostisches Mittel zur Erkennung der subklinischen Klauenrehe geeignet. Die Temperaturen zwischen Vorder- und Hinterklauen sowie zwischen Lateral- und Medialklauen unterschieden sich deutlich. Eine direkte Beeinflussung der Klauen durch das Fettmobilisationssyndrom konnte in den hier durchgeführten Untersuchungen nicht gefunden werden.

Laut der Bundesregierung soll bis 2050 der Anteil umweltschädlicher Treibhausgase um bis zu 95 % verringert werden (BMWi 2010). Dies kann nur gelingen, wenn auf der einen Seite der Energieverbrauch reduziert wird, z. B. durch Verbesserung der Energieeffizienz technischer Anlagen und die energetische Gebäudesanierung, und auf der anderen Seite der Beitrag regenerativer Energien am Energieverbrauch gesteigert wird. Zur Umsetzung und Bewältigung der damit einhergehenden Herausforderungen kommt den Städten und Gemeinden eine Schlüsselrolle zu. Findet in diesen doch der Großteil des Energieverbrauchs und des umweltschädlichen anthropogenen Ausstoßes von Treibhausgasen statt (Pichler, P.-P. et al. 2017). Vielerorts wurden diesbezüglich erste Weichen gestellt und Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs aber auch zur Integration regenerativer Energien eingeleitet (Aretz, A. et al. 2009). So entstanden u. a. im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative (BMU) in den letzten Jahren eine Vielzahl an Energiekonzepten für Gemeinden und Quartiere, allen voran für die Metropolen und Großstädte. Doch neben den Großstädten und den Metropolen kommt gerade den Klein- und Mittelstädten aufgrund ihrer Anzahl und Verankerung in der Fläche eine zentrale Bedeutung bei der Umsetzung der Energiewende in der Breite zu. Aufgrund der vielfältigen Herausforderungen, denen sich Klein- und Mittelstädte gegenübersehen (z. B. Demografischer Wandel, Bevölkerungsabwanderung, Daseinsvorsorge, Klimaanpassung, Energiewende, usw.), bedürfen diese zukünftig einer steigenden Unterstützung bei der Transformation hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Voraussetzung hierfür ist neben finanziellen und personellen Ressourcen insbesondere auch die Bereitstellung von Informationen, die für eine Entwicklung von Maßnahmen hin zur Transformation notwendig sind, von besonderer Bedeutung. Während für Großstädte und Metropolen bereits eine Vielzahl an Daten und Informationen existieren und immer neue hinzukommen, fehlt es in Klein- und Mittelstädten bzw. in der Fläche an relevanten Informations- und Datenquellen für die Erarbeitung von Energiekonzepten. Infolgedessen werden bei der Erstellung von Konzepten für Kleinund Mittelstädte, insbesondere ländlich geprägten Regionen, häufig regionale oder auch nationale Datenquellen und Durchschnittswerte herangezogen. Die hierbei verwendeten Verfahren und Softwarelösungen liefern eine breite Spanne unterschiedlicher Ergebnisse, wodurch ein Vergleich zwischen Konzepten und Ergebnissen aber auch zwischen den Gemeinden nur bedingt möglich ist. Trotz des fluktuierenden Charakters der Mehrheit der regenerativen Energieformen werden in den Konzepten nur vereinzelt die zeitlichen Verläufe von Energienachfrage und Energieangebot berücksichtigt. Hierbei beeinflussen gerade diese das Potenzial einer Gemeinde große Teile der Energienachfrage mit regenerativen Energien zu versorgen und damit unabhängiger von Energieimporten zu werden. Im Rahmen der Arbeit wurde dahingehend ein Verfahren erarbeitet, mit dessen Hilfe das regenerative Energiepotenzial für die Energieversorgung der Wohnbebauung ermittelt werden kann. Exemplarisch wurden hierfür die Solarenergie und die in organischen Restund Abfallstoffen gespeicherte Energie ausgewählt. Dem Angebot solarer und in Biomasse gespeicherter Energie (Kapitel 5) wird der Energiebedarf der Privaten Haushalte für Strom, Warmwasser und Raumwärme gegenübergestellt (Kapitel 4). Gegenüber derzeit gängigen Untersuchungen auf kommunaler Ebene werden hierbei insbesondere die zeitlichen Unterschiede in der Energienachfrage und dem regenerativen Energieangebot durch Last- und Bereitstellungsprofile berücksichtigt. Grundlage der Berechnungen von Energiebedarf und regenerativem Energieangebot bildet das Siedlungsmodell (Kapitel 3), welches den Wohngebäudebestand und die damit verbundene Flächennutzung u. a. aufBasis von amtlichen Statistiken und frei zugänglichen Daten beschreibt. Anhand eines Fallbeispiels wird der Ansatz demonstriert (Kapitel 6) und mittels Sensitivitätsstudien der Einfluss sowie Wirkungszusammenhänge ausgewählter Parameter näher beleuchtet. Abschließend werden im Kapitel 7 die Ergebnisse ausgewertet, interpretiert sowie ein Fazit gezogen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen zeigt sich, dass Berechnungen zum regenerativen Energiepotenzial auf Jahresbasis nur eine vergleichsweise geringe Aussagekraft bezüglich des Beitrags zur Energieversorgung zulassen. Demgegenüber weisen Modellierungen auf stündlicher Basis darauf hin, in welchen Zeiträumen, die hier betrachteten, regenerativen Energiequellen (Solarenergie, organische Rest- und Abfallstoffe) einen Beitrag zur Energieversorgung leisten können. Weiterhin zeigt sich, dass das bilanzierte regenerative Energiepotenzial für ein Jahr etwa um den Faktor 3 über dem modellierten Potenzial auf stündlicher Basis liegt.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Kurzfassung Abstract 1 Einleitung 1.1 Forschungsfrage und Zielstellung 1.2 Forschungskonzept und Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Definitionen 2.1 100 %-Erneuerbare Eigenversorgung 2.2 Nutzenergie, Endenergie, Verbrauch und Bedarf 2.2.1 Nutz- und Endenergie 2.2.2 Energieverbrauch und Energiebedarf 2.3 Lastgang der Energienachfrage und Volatilität regenerativer Energien 2.4 Wirkungszusammenhänge zwischen Siedlungsstruktur und Energie 2.4.1 Struktur und Morphologie von Siedlungen 2.4.2 Siedlungsstrukturen im Kontext von Energieverbrauch und Energieeffizienz 2.4.3 Siedlungsstrukturen und Energiebereitstellung 3 Das Siedlungsmodell 3.1 Der Strukturtypenansatz 3.1.1 Die Strukturtypen 3.1.2 Merkmale und Merkmalsausprägungen der Strukturtypen 3.1.3 Herleitung der Strukturtypen 3.2 Gebäudevertreter 3.2.1 Systematik der Gebäudevertreter 3.2.2 Merkmale und Merkmalsausprägungen der Gebäudevertreter 3.2.3 Herleitung der Gebäudevertreter 4 Energiebedarfsmodell 4.1 Heizwärmebedarf privater Haushalte 4.1.1 Verfahren zur Berechnung des Heizwärmebedarfs auf städtischer bzw. teilstädtischer Ebene 4.1.2 Energiekennwerte 4.1.3 Modelle zur Modellierung von Heizlastprofilen 4.1.4 Berechnung des Heizwärmebedarfs und Modellierung der Wärmelast im Modell 4.2 Energieaufwand für die Bereitstellung von Warmwasser in privaten Haushalten 4.2.1 Einflussfaktoren des häuslichen Warmwasserkonsums und dem damit verbundenen Energieverbrauch 4.2.2 Methode zur Berechnung des Energiebedarfs für Warmwasser 4.2.3 Lastprofil des Warmwasserbedarfs 4.2.4 Berechnung und Modellierung des Warmwasserbedarfs im Modell 4.3 Stromverbrauch privater Haushalte 4.3.1 Einflussfaktoren 4.3.2 Methoden zur Ermittlung des Strombedarfs privater Haushalte 4.3.3 Ansätze und Konzepte zur Modellierung von Lastprofilen privater Haushalte 4.3.4 Berechnung und Modellierung des Stromverbrauchs privater Haushalte im Modell 5 Potenziale regenerativer Energien und Energiespeicher 5.1 Aktive Nutzung direkter solarer Strahlungsenergie 5.1.1 Berechnung der solaren Strahlungsenergie 5.1.2 Energetische Nutzung direkter Solarstrahlung mittels Photovoltaik 5.1.3 Energetische Wärmenutzung direkter Solarstrahlung 5.1.4 Flächen für eine aktive solare Strom- und Wärmebereitstellung 5.1.5 Berechnung des PV- und Solarthermiepotenzial im Modell 5.2 Energetische Nutzung organischer Abfälle aus dem Siedlungsbereich 5.2.1 Aufkommen organischer Siedlungsabfälle privater Haushalte 5.2.2 Berechnung des Aufkommens organischer Siedlungsabfälle im Modell 5.2.3 Energiebereitstellung aus organischen Siedlungsabfällen privater Haushalte 5.2.4 Berechnung des energetischen Potenzials im Modell 5.3 Energiespeicher 5.3.1 Stromspeicher 5.3.2 Wärmespeicher 5.3.3 Integration der Speicher im Modell 6 Anwendung des Verfahrens an einem Fallbeispiel 6.1 Das Fallbeispiel 6.1.1 Bestand und Struktur der Wohngebäude 6.1.2 Einwohner- und Haushaltsdaten 6.1.3 Eingangsdaten und Annahmen zu den Strukturtypen 6.1.4 Eingangsdaten regenerativer Energien 6.1.5 Ergebnisse des Siedlungsmodells 6.2 Energiebedarf im Fallbeispiel 6.2.1 Gesamtbilanz 6.2.2 Warmwasserbedarf 6.2.3 Strombedarf 6.2.4 Heizenergie 6.3 Potenzial regenerativer Energien im Fallbeispiel 6.3.1 Biomasse 6.3.2 Solarenergie (Photovoltaik) 6.3.3 Solarenergie (Solarthermie) 6.4 Bilanzierung der stündlichen Last und der Energiebereitstellung 6.4.1 Winter 6.4.2 Übergang 6.4.3 Sommer 6.5 Sensitivitätsanalysen 6.5.1 Extremer Winter und extremer Sommer 6.5.2 Bauliche Dichte 6.5.3 Thermische Verbesserung von Wohngebäuden 6.5.4 Speicherdimension 6.5.5 Zusammenfassung der Sensitivitätsanalysen 7 Auswertung und Interpretation 7.1 Beitrag regenerativer Energien zur Energieversorgung 7.2 Das Verfahren – Umsetzung, Grenzen und Übertragbarkeit 7.3 Zukünftige Aufgaben und weitere Forschungsfelder 8 Literatur 9 Anhang 9.1 Anhang Kapitel „Lastprofile privater Haushalte“ 9.2 Anhang Kapitel 7. - „Datengrundlage Fallbeispiel“

In der vorliegenden Arbeit wird, ausgehend von der Darstellung der Grundlagen der Wasserstoffgasaufbereitungs- und CO–Gasreinigungsverfahren, eine Methodik zur energetischen Modularisierung des Gasaufbereitungsprozesses entwickelt. Die Modellierung und Analyse der einzelnen Prozessstufen erfolgt auf der Basis von Masse- und Energiebilanzen. Die theoretische Darstellung der Lösungsmethoden für die Bilanzgleichungen der einzelnen Prozessstufen ist dabei auf das System Dampfreformierung und CO-Gasreinigung eingegrenzt. Parameter zur energetischen Bewertung der Prozessvarianten werden definiert. Die Methodik führt zur Eingrenzung energetisch optimierter Prozessvarianten. Ihr Hauptziel liegt in der optimalen Nutzung prozessinterner Energie- und Stoffströme. Ein zentraler Bestandteil der Methodik ist die graphische Pinch-Methode. Sie wird dem vorliegenden Prozess angepasst.

Mineralischen Rohstoffe werden in vielen Industriezweigen verarbeitet. Hierbei ist der notwendige Energieeinsatz zur Zerkleinerung von Gestein von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen der spanenden Gesteinszerstörung sowie grundlegende Ansätze der schlagenden Zerstörung von Hartgestein untersucht. Dazu wurde ein Kleinkaliberbohrversuchsstand entwickelt und genutzt, um unterschiedliche Schneidstoffe im Kontakt mit Festgestein zu beproben. Die Beanspruchung der zum Einsatz kommenden Schneidmaterialien orientiert sich an realen spanenden Gesteinsbohrvorgängen und liefert eine hochaufgelöste Datenbasis für grobspanende Bohrverfahren. Weiterhin fanden Tests an einem Fallwerk statt, die zur Untersuchung dynamischer Belastungen auf Bohrmeißelinserts genutzt wurden. Die Experimente wurden durch Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera begleitet und veranschaulichen die Zerstörungsvorgänge in unterschiedlichen Gesteinen. Die Zerspanbarkeiten der Gesteine wurden hinsichtlich der spezifischen Energie, der Flächenpressungen auf die Schneiden und des Verschleißes der Schneidmaterialien bewertet. Vergleichende Bohrversuche mit einem neuen Schneidstoff wurden durchgeführt. Aus der Arbeit konnten Entwicklungstendenzen für den Einsatz neuer Materialien bei der Hartgesteinszerstörung herausgearbeitet werden. Die Untersuchung der Mechanismen bei der spanenden Zerstörung von Festgestein unter atmosphärischen Bedingungen stellt in Zusammenhang mit den Beurteilungskriterien für die Effizienz des Bohrvorganges eine Basis für die praktische Übertragbarkeit auf Anwendung in der Tiefbohrtechnik dar.

Die subklinische Klauenrehe ist eine weltweit vorkommende, multifaktorielle und bei Rindern vor allem nach der Abkalbung gehäuft auftretende Erkrankung. Als prädisponierender Faktor für weitere, z. T. sehr schmerzhafte Klauenerkrankungen wie Sohlengeschwüre oder White-Line-Disease besitzt sie nicht nur eine hohe tierschutzrelevante, sondern auch eine große wirtschaftliche Bedeutung. Die Ätiologie und Pathogenese der Klauenrehe sind bis heute nicht hinreichend geklärt. In neuerer Zeit konzentrieren sich die Forschungen auf den peripartalen Zeitraum und den damit verbundenen metabolischen und hormonellen Einflüssen auf das Klauengewebe. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine erhöhte Fettmobilisation bei Kühen in der negativen Energiebilanz nach der Abkalbung sowie eine verstärkte Lipolyse bei antepartal verfetteten Kühen zur Entstehung der subklinischen Klauenrehe beitragen. Gleichzeitig soll die Frage beantwortet werden, welche Rolle die postpartale Insulinresistenz und die dadurch verminderte Glucoseaufnahme ins periphere Gewebe bei der Ausbildung der subklinischen Klauenrehe spielen. Außerdem soll untersucht werden, inwiefern sich systemische Einflüsse auf die verstärkte Ausbildung der Sohlenhämorrhagien nach der Abkalbung nachweisen lassen und ob diese anhand ausgewählter Blutparameter vorhersehbar sind. Für die Untersuchung wurden 30 primi- und 44 multipare Milchkühe aus drei Betrieben mit Laufstallhaltung ausgewählt. Die Sohlenflächen aller acht Hauptklauen eines Tieres wurden nach funktionellem Klauenschnitt 1 Woche und 8 Wochen p.p. fotografiert, in fünf Zonen eingeteilt und anhand Anzahl, Größe und Schweregrad der sichtbaren Läsionen beurteilt. Zur weiteren Differenzierung wurden verschiedene Klauenscores gebildet. 2 - 3 Wochen vor der Abkalbung sowie 1 Woche, 4 und 8 Wochen p.p. wurden Blutproben entnommen und die Konzentrationen der Freien Fettsäuren (FFS), ß-Hydroxy-Butyrat (BHB), Glucose, Insulin und Haptoglobin bestimmt. Die IGF-1-Konzentration wurde zur weiteren Einschätzung der Energiebilanz bzw. Energieaufnahme und der Körperkondition gemessen. Die Insulinresistenz wurde anhand basaler Insulin- und Glucose-Konzentrationen bestimmt. Des Weiteren wurde vor und nach der Abkalbungdie Rückenfettdicke sonographisch gemessen und die peripartale Fettmobilisierung über die Rückenfettdickenänderung errechnet. Nahezu alle untersuchten Tiere (96 %) zeigten für die subklinische Klauenrehe typische Veränderungen. Bei über der Hälfte der Kühe waren 8 Wochen p.p. an allen vier Gliedmaßen Sohlenhämorrhagien vorhanden. Es konnten signifikante Korrelationen der Klauenscoreparameter sowohl zwischen den einzelnen Zonen als auch zwischen den Hinter- und Vordergliedmaßen gefunden werden. 8 Wochen p.p. war eine signifikante Verschlechterung der Klauengesundheit im Gegensatz zur ersten Woche p.p. zu verzeichnen. Da diese Hämorrhagien erst nach zwei Monaten an der Fußungsfläche sichtbar werden, sind die ursächlichen Veränderungen in der Lederhaut zum Zeitpunkt der Abkalbung entstanden. Dabei waren die lateralen Klauen der Hintergliedmaße an der Rusterholzstelle am stärksten betroffen. Ein Einfluss auf die Klauengesundheit durch die Fütterung, die Bodenbeschaffenheit der Haltungssysteme, altersbedingt sowie durch peripartale Erkrankungen konnte nicht gefunden werden. Ungefähr zwei Drittel der untersuchten Kühe hatten nach der Abkalbung eine negative Energiebilanz. Sie zeigten signifikant weniger Läsionen an den Sohlenflächen als Kühe mit positiver Energiebilanz. Eine übermäßige Rückenfettmobilisierung führte in diesen Untersuchungen nicht zu einer Verschlechterung der Klauengesundheit. Antepartal unterkonditionierte Tiere mit wenig Fettmobilisierung waren sogar stärker von Klauenläsionen betroffen als normal- oder überkonditionierte Kühe. Bei Tieren mit einem peripartalen Abfall der IGF-1-Konzentration waren signifikant mehr Veränderungen an der Sohlenfläche nachzuweisen. Die IGF-1-Konzentration korrelierte dabei aber, im Gegensatz zu vielen Angaben in der Literatur, hochsignifikant negativ mit der Energiebilanz und zeigte keinen Bezug zur RFD, so dass fraglich ist, ob dieser Parameter alleine überhaupt geeignet wäre, eine Aussage über die Energiebilanz oder die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe zu treffen. Bei insulinresistenten Kühen waren eine signifikante Erhöhung der Klauenläsionen sowie ein signifikanter Abfall der IGF-1-Konzentration zu verzeichnen. Die Bestimmung der Insulinresistenz anhand basaler Blutglucose- und Insulin-Konzentrationen bei Kühen nach der Abkalbung erwies sich jedoch als äußerst fragwürdig. Signifikante Korrelationen zwischen den Konzentrationen der einzelnen Blutparameter und den Klauenscoreparametern bestanden, bis auf die FFSKonzentration 2 - 3 Wochen a.p., ausschließlich 1 Woche p.p.. Allerdings blieben die Korrelationen insgesamt relativ niedrig. Die IGF-1-Konzentration korrelierte am häufigsten sowie am engsten, Insulin und Haptoglobin korrelierten zu keinem Zeitpunkt mit den Klauenscoreparametern. Es kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei den gefundenen Hämorrhagien an der Sohlenfläche um die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe aufgrund systemischer Einflüsse im peripartalen Zeitraum handelt. Eine negative Energiebilanz sowie die antepartale Verfettung der Milchkühe stellen nach den vorliegenden Untersuchungen keinen Risikofaktor dar. In dieser Arbeit konnte nicht bestätigt werden, dass Lipidmobilisation oder mangelnde Glucoseversorgung nach der Abkalbung eine Rolle bei der Entstehung der subklinischen Klauenrehe spielen.

Die subklinische Klauenrehe stellt als Ausgangspunkt für eine Vielzahl daraus resultierender Klauenerkrankungen einen wichtigen Faktor in Bezug auf Tierschutz und Wirtschaftlichkeit von Hochleistungsmilchkühen dar. Die Ätiologie und Pathogenese dieser komplizierten Klauenerkrankung ist bis heute noch nicht eindeutig geklärt. Eine Vielzahl von Faktoren kann die Klauenlederhaut im Sinne einer Reheentwicklung negativ beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit sollte der Einfluss der negativen Energiebilanz nach der Kalbung und eines daraus resultierenden Fettmobilisationssyndroms auf die Entwicklung rehetypischer Anzeichen an den Klauen untersucht werden. Weiterhin sollte geprüft werden, inwieweit die thermographische Untersuchung der Klauen nach der Kalbung, also dem predistinierten Zeitpunkt für die Entwicklung einer Klauenrehe, in der Lage ist, Aufschluss über den Entzündungszustand der Lederhaut zu geben und dementsprechend als frühdiagnostisches Mittel zur Erkennung der subklinischen Klauenrehe Anwendung finden kann. Die Temperaturverteilung über die einzelnen Hauptklauen und die Veränderung dieser im Laufe der Frühlaktation, sowie Unterschiede zwischen primiparen und multiparen Tieren wurde untersucht. Hierfür wurden die Klauen von 123 Kühen und Färsen bzw. Jungkühen aus drei Milchviehanlagen mit ähnlichen Jahresleistungen und verschiedenen Stallböden in der ersten Woche nach der Kalbung, sowie nach Vollendung des zweiten Laktationsmonats bezüglich des Vorliegens einer Lahmheit und, nach der Durchführung einer funktionellen Klauenpflege, auf Anzeichen der subklinischen Klauenrehe durch Vergabe eines Klauenscores untersucht und zusätzlich mittels Thermographie der Fußungsfläche analysiert. Um den Einfluss des Stoffwechsels auf die Reheentwicklung definieren zu können, erfolgten im Zeitraum von 8 Wochen vor der Kalbung bis 8 Wochen nach der Kalbung in regelmäßigen Abständen Messungen der Rückenfettdicke sowie Blutprobenentnahme zur Bestimmung der jeweiligen Freien-Fettsäuren- (FFS), ß-Hydroxybutyrat- (BHB) und Glucosekonzentrationen. Um den Einfluss anderer Stoffwechselentgleisungen abzugrenzen, wurden weiterhin die Parameter Lactat, Gesamtprotein, Albumin, Harnstoff, Calcium, Creatinkinase (CK), Aspartataminotransferase (ASAT) und Lactatdehydrogenase (LDH) bestimmt. Bei der Beurteilung von Lahmheit und Reheanzeichen stellte sich eine signifikante Zunahme letztgenannter nach dem zweiten Laktationsmonat dar. Die Lahmheitsinzidenz nahm dagegen leicht ab. Gummiböden hatten insgesamt einen positiven Effekt auf die Reheentwicklung. Jungkühe wiesen deutlich stärkere rehetypische Veränderungen (Hämorrhagien, Gelbverfärbungen im Horn, weiches Horn) auf als ältere Tiere. Die rehetypischen Veränderungen konzentrierten sich dabei bei allen Probanden auf die hinteren Lateralklauen. Die Thermographie zeigte gravierende Differenzen zwischen den Vorder- und Hintergliedmaßen, sowie zwischen Lateral- und Medialklauen. Die Hinterklauen waren deutlich (p<0,0001) wärmer als die Vorderklauen. Die Lateralklauen der Hintergliedmaßen zeigten sich wärmer als die Medialklauen, während es sich an den Vorderklauen tendenziell umgekehrt verhielt. Im Laktationsverlauf ließ sich eine leichte Zunahme der Differenzen beobachten, wobei sich die Absoluttemperaturen kaum unterschieden. Obwohl die Verteilung von rehetypischen Veränderungen dem Muster der Temperaturverteilung über die Hauptklauen entsprach (hintere Lateralklauen hatten die meisten rehetypischen Veränderungen und die höchsten Temperaturen), konnte keine eindeutige Korrelation zwischen der Klauentemperatur nach der Kalbung und den sichtbaren Reheveränderungen acht Wochen später gefunden werden. Die Temperaturverteilung auf den einzelnen Hauptklauen zeigte in den meisten Fällen (77,3 %) einen um ca. 2-3°C wärmeren Ballenbereich (Rusterholzstelle) im Vergleich zur Klauenspitze. Bei 16,5 % der Klauen waren beide Bereiche gleichwarm (Temperaturunterschied < 1°C) und bei einem geringen Anteil (6,2 %) zeigte sich die Spitze als wärmste Stelle an der Fußungsfläche. Zwischen der Höhe der Rückenfettdicke, der FFS-, BHB- und Glucosekonzentrationen und der Entwicklung einer subklinischen Klauenrehe ergaben sich keine aussagekräftigen Korrelationen. Tendenziell waren eher unterkonditionierte Tiere von Klauenveränderungen betroffen. Schlussfolgerung: Obwohl die Temperaturverteilung auf der Fußungsfläche dem Verteilungsmuster rehetypischer Veränderungen entsprach, war die Thermographie nicht als frühdiagnostisches Mittel zur Erkennung der subklinischen Klauenrehe geeignet. Die Temperaturen zwischen Vorder- und Hinterklauen sowie zwischen Lateral- und Medialklauen unterschieden sich deutlich. Eine direkte Beeinflussung der Klauen durch das Fettmobilisationssyndrom konnte in den hier durchgeführten Untersuchungen nicht gefunden werden.:1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 2 2.1 Anatomie der Klaue 2 2.1.1 Topographische Einteilung 2 2.1.2 Skelett 3 2.1.3 Haut 3 2.1.3.1 Unterhaut 3 2.1.3.2 Lederhaut 4 2.1.3.3 Oberhaut 4 2.1.4 Durchblutungsverhältnisse an der Klaue 5 2.1.4.1 Arterielle Versorgung 6 2.1.4.2 Venöse Versorgung 7 2.1.5 Druckverteilung auf die Klauen 8 2.2 Klauenrehe 9 2.2.1 Formen der Klauenrehe 9 2.2.1.1 Akute Klauenrehe 9 2.2.1.2 Subakute Klauenrehe 10 2.2.1.3 Chronische Klauenrehe 10 2.2.1.4 Subklinische Klauenrehe 11 2.2.2 Ätiologie der Klauenrehe 11 2.2.2.1 Fütterung 11 2.2.2.1.1 Kohlenhydratüberschuss und subklinische Pansenazidose (SARA) 11 2.2.2.1.2 Proteinüberversorgung 12 2.2.2.2 Haltung 13 2.2.2.2.1 Böden 13 2.2.2.2.2 Ethologie 13 2.2.2.3 Erkrankungen verschiedener Organsysteme 14 2.2.2.4 Alter 14 2.2.2.5 Genetik 15 2.2.2.6 Kalbung 15 2.2.3 Pathogenesetheorie zur Klauenrehe 16 2.3 Thermographie 19 2.3.1 Physikalische Grundlage und Einflussfaktoren 19 2.3.2 Wärmeverteilung über den Körper – Regulierung der Körpertemperatur 20 2.3.3 Interne Einflüsse auf die Körperoberflächentemperatur 20 2.3.4 Thermographie in der Veterinärmedizin 21 2.3.4.1 Thermographische Untersuchungen an Huf und Klaue in Bezug zu Rehe 22 2.4 Stoffwechsel 22 2.4.1 Energiestoffwechsel und Lipomobilisationssyndrom – potentielle Auswirkungen auf die Klauengesundheit 22 2.4.2 Weitere Stoffwechselparameter, welche verschiedene Erkrankungen mit eventuellem Einfluss auf die Klauengesundheit anzeigen 25 2.4.2.1 Eiweißstoffwechsel 25 2.4.2.2 Muskelstoffwechsel 26 2.4.2.3 Lactat 27 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 28 3.1 Versuchsanordnung und Tiere 28 3.2 Haltung 28 3.3 Fütterung 29 3.3.1 Betrieb A 29 3.3.2 Betrieb B 29 3.3.3 Betrieb C 30 3.4 Probennahmen und Untersuchung der Klauen und Lahmheiten 30 3.4.1 Erfassung der Rückenfettdicke (RFD) 30 3.4.2 Blutproben 31 3.4.3 Klauenschnitt und –beurteilung 31 3.4.3.1 Beurteilung der Klauenfotographien 31 3.4.4 Thermographische Aufnahme der Klaue 33 3.4.4.1 Auswertung der thermographischen Aufnahmen 34 3.4.5 Beurteilung des Vorliegens einer klinischen Lahmheit 35 3.5 Klinisch-chemische Untersuchungen 35 3.6 Statistische Auswertung 37 4 ERGEBNISSE 38 4.1 Auswertung des Klauenscores und der klinischen Lahmheit 38 4.1.1 Klauenscore 38 4.1.1.1 Unterschiede zwischen Kühen und Färsen und zwischen den einzelnen Beständen 38 4.1.1.1.1 Klauenscore - Vergleich Kühe - Färsen 38 4.1.1.1.2 Klauenscore - Vergleich der 3 Bestände 39 4.1.1.1.3 Klauenscore - Vergleich Kühe – Färsen in den einzelnen Beständen 40 4.1.1.2 Verteilung des Klauenscores auf die einzelnen Klauen 41 4.1.1.2.1 Klauenscore- Vergleich Schulter- und Beckengliedmaße 41 4.1.1.2.2 Klauenscore - Vergleich Medial- und Lateralklauen 42 4.1.2 Lahmheit 43 4.1.2.1 Vergleich zwischen Kühen und Färsen und zwischen den Beständen 43 4.1.2.1.1 Lahmheit - Vergleich Kühe - Färsen 43 4.1.2.1.2 Lahmheit - Vergleich der 3 Bestände 44 4.1.2.2 Lahmheitsinzidenzen der 3 Herden 44 4.2 Auswertung des Einflusses von Erkrankungen verschiedner Organsysteme auf die Klauengesundheit 46 4.2.1 Auftreten verschiedener Erkrankungen 46 4.2.2 Zusammenhang zwischen Organerkrankungen und dem Klauenscore 46 4.2.3 Vergleich zwischen Kühen und Färsen und zwischen den Beständen 47 4.2.3.1 Erkrankungen verschiedener Organsysteme -Vergleich Kühe -Färsen 47 4.2.3.2 Erkrankungen verschiedener Organsysteme -Vergleich der 3 Bestände 48 4.3 Auswertung der Thermographie 49 4.3.1 Klauentemperatur - Einfluss der Umgebungstemperatur 49 4.3.2 Klauentemperatur - Vergleich von Schulter- und Beckengliedmaße sowie von Medial- und Lateralklaue 50 4.3.3 Vergleich zwischen Kühen und Färsen und zwischen den Beständen 51 4.3.3.1 Klauentemperatur - Vergleich Kühe - Färsen 51 4.3.3.2 Klauentemperatur - Vergleich der 3 Bestände 52 4.3.4 Temperaturverteilungsmuster auf der Klauensohle 53 4.3.4.1 Klauen mit wärmerem Ballenbereich im Vergleich zur Spitze 54 4.3.4.2 Klauen mit wärmerer Spitze im Vergleich zum Ballenbereich 55 4.3.5 Zusammenhang zwischen den Klauensohlentemperaturen und dem Klauenscore 56 4.3.6 Zusammenhang zwischen den Klauensohlentemperaturen und dem Vorliegen verschiedener Erkrankungen 57 4.4 Auswertung der Rückenfettdicke (RFD) 58 4.4.1 Entwicklung der RFD im Laktationsverlauf 58 4.4.2 Vergleich zwischen Kühen und Färsen und zwischen den Betrieben 59 4.4.2.1 RFD - Vergleich Kühe - Färsen 59 4.4.2.2 RFD - Vergleich der 3 Betriebe 60 4.4.3 Zusammenhang zwischen der RFD-Entwicklung und dem Klauenscore 61 4.5 Stoffwechsel 62 4.5.1 Verhalten der einzelnen Parameter im Laktationsverlauf 62 4.5.1.1 Freie Fettsäuren (FFS) 62 4.5.1.2 Glucose 63 4.5.1.3 ß-Hydroxybutyrat (BHB) 64 4.5.1.4 Gesamtprotein 65 4.5.1.5 Albumin 65 4.5.1.6 Harnstoff 65 4.5.1.7 Lactat 65 4.5.1.8 Creatinkinase (CK) 65 4.5.1.9 Lactatdehydrogenase (LDH) 65 4.5.1.10 Aspartataminotransferase (ASAT) 66 4.5.1.11 Calcium 66 4.5.1.12 Weitere Parameter - Bilirubin, anorganisches Phosphat, Creatinin, Cholesterol, γ-Glutamyltransferase (GGT), Glutamatdehydrogenase (GLDH) 66 4.5.2 Auswertung der Stoffwechselparameter in Bezug auf den Klauenscoreanstieg 67 4.5.2.1 Korrelationen zum Klauenscoreanstieg 67 4.5.2.2 Energiestoffwechselparameter bei Tieren innerhalb des Referenzbereiches und Tieren außerhalb des Referenzbereiches in der 1.Woche postpartum 68 4.5.2.2.1 Freie Fettsäuren (FFS) 68 4.5.2.2.2 ß-Hydroxybutyrat (BHB) 69 4.5.2.2.3 Glucose 70 4.5.2.2.4 Lactat 71 5 DISKUSSION 72 5.1 Beurteilung der Fütterung 72 5.2 Subklinische Klauenrehe und klinische Lahmheit 72 5.2.1 Subklinische Klauenrehe 72 5.2.2 Lahmheit 73 5.3 Einflüsse von Boden und Haltung auf die Entwicklung einer subklinischen Klauenrehe 74 5.4 Einflüsse von Erkrankungen verschiedener Organsysteme auf die Entwicklung einer subklinischen Klauenrehe 75 5.5 Thermographie 75 5.5.1 Aussagekraft der Thermographie der Klauensohlenoberflächen 75 5.5.2 Temperaturverteilung zwischen den einzelnen 8 Hauptklauen (Vorder- und Hinterklauen jeweils lateral und medial) 76 5.5.3 Unterschiede der Klauentemperaturen zwischen Kühen und Färsen und zwischen den Betrieben 77 5.5.4 Temperaturverteilung innerhalb der einzelnen Hauptklauen – Unterschiede zwischen Klauenspitze und Ballenbereich 78 5.6 Einflüsse der Körperkondition und Körperkonditionsentwicklung auf die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe 79 5.7 Stoffwechsel 79 5.7.1 Änderung der Stoffwechselparameter im Laktationsverlauf 79 5.7.1.1 Eiweißstoffwechsel und Enzyme 79 5.7.1.2 Mineralstoffwechsel 80 5.7.1.2.1 Calcium 80 5.7.1.3 Lactat 80 5.7.1.4 Bilirubin, anorganisches Phosphat, Creatinin, Cholesterol, γ-Glutamyltransferase (GGT), Glutamatdehydrogenase (GLDH) 80 5.7.1.5 Energiestoffwechsel 81 5.7.1.5.1 Freie Fettsäuren (FFS) 81 5.7.1.5.2 ß-Hydroxybutyrat (BHB) 81 5.7.1.5.3 Glucose 81 5.7.2 Energiestoffwechselentgleisung und Einflüsse auf die Entwicklung einer subklinischen Klauenrehe 82 6 ZUSAMMENFASSUNG 83 7 SUMMARY 85 8 LITERATURVERZEICHNIS 87 ANHANG

In der vorliegenden Arbeit wurde die Energiebilanz von der Schweißenergiequelle bis zur Schmelzebildung im Bauteil eingehend analysiert. Hierfür wurden geeignete Messsysteme auf Basis der Kalorimetrie entwickelt und validiert. Neben dem Energieverbrauch der Anlage wird der Wärmeeintrag in das Bauteil kalorimetrisch analysiert. Zur umfassenden Analyse des Energieflusses werden zudem die Verlustgrößen, wie die Wärmeleitung, Wärmestrahlung und der Wärmedurchgang des Lichtbogens als auch der externe Brennerkühlkreislauf der Schweißenergiequelle untersucht. Neueste Untersuchungsmethoden ermöglichen zudem die Tropfentemperatur und die Lichtbogenleistung zu bestimmen. In Abhängigkeit definiert gewählter Prozessparameter wurde der Energiefluss für Schutzgasschweißverfahren mit abschmelzender und nicht abschmelzender Elektrode, sowie für das Unterpulverschweißen erstellt. Die einzelnen Wirkmechanismen der Prozesse wurden analysiert und bewertet sowie Zusammenhänge herausgestellt. Neben der Empfehlung für die Überarbeitung gültiger Normen, wie DIN EN 1011-1 kann mit der Kenntnis das Fügen temperatursensibler Werkstoffe verbessert werden. Gleichzeitig wird die Genauigkeit von Prozess- und Werkstoffsimulationen erhöht und Berechnung von Bauteildeformationen vereinfacht. Es wurden mittlere Tropfentemperaturen in einem Bereich zwischen TTr = 2.350…2.700°C ermittelt. Die Untersuchungen zeigen zudem, dass eine ausschließlich gezielte Änderung der Tropfentemperatur im Schweißprozess nicht möglich ist. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass der Lichtbogen und dessen Intensität den entscheidenden Einfluss auf die Entstehung des Einbandes in den Grundwerkstoff besitzt. / Welding performance is not the same as the energy input in the component. The efficiency is the ratio of usable to required energy. The aim of any process is to achieve a high efficiency, and thus to keep the share of losses as small as possible. Recent process developments in arc welding with consumable electrode have the aim to regulate the energy input in the component to achieve the target of an optimum welding result. This is based on a fundamental understanding of the operations during the welding process. For this purpose, the knowledge of the individual operations of the energy transport from the electrode contact to the heating behaviour of the component is necessary. Different measurement methods and results for the separate determination of the energy content of droplet and welding arc as well as energy input into the component are presented. For instance the question is analysed and discussed - whether the arc, or the overheated droplet is responsible for the weld penetration? In addition, the situation between relative and absolute efficiency of the welding process is discussed. In welding standards often global efficiencies for different welding processes are indicated. These standards provide this efficiency in relation to the as 100 % set submerged arc welding. This leads to errors in the use of the values for calculations or simulations. With the methods presented a sophisticated analysis of the influence of different parameter settings of the shielding gas welding process on the energy efficiency is possible.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, in Hinsicht auf Folgereaktion das Verhalten der auf der Basis der mathematischen Bilanzgleichungen abgeleiteten Modelle der verschiedenen Reaktortypen systematisch zu untersuchen. Dabei können die bei betrachteten Reaktoren zu berücksichtigenden Einflussgrößen folgendermaßen charakterisiert werden: Bezüglich der thermischen Betrachtungsweise im Rohrreaktor werden die isotherme, adiabate und polytrope Reaktionsführung vorausgesetzt. Bei der Betrachtung des Geschwindigkeitsfelds im Strömungsreaktor werden laminare Strömung und Pfropfenströmung ausgewählt. Zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante kommt neben dem Arrhenius-Ansatz auch ein von Temperatur linear abhängiger Geschwindigkeitskonstantenansatz zur Anwendung. Variiert werden Reaktionssystem, Geometrie und Betriebsbedingungen. Da hinsichtlich einer Folgereaktion in der Literatur bereits Modelle für die nichtisothermen Rohrreaktoren, die meist numerischen zu lösen sind, existieren, sollte vor allem die Frage geklärt werden, ob mit neuen analytischen Modellen weitere sinnvolle Zugänge möglich sind. Um die Güte mathematischer Modelle hinsichtlich der Wiedergabe experimenteller Werte beurteilen zu können, soll zunächst eine diesbezügliche Validierung mitbetrachtet werden. Außerdem lassen sich so auch die verwendeten numerischen Methoden basierend auf dem kommerziellen Berechnungsprogramm MATLAB testen. Danach werden die besprochenen Modelle unter Berücksichtigung der oben vorgegeben Prozessvariablen ausgewertet, wobei es sich im Wesentlichen um die optimale Reaktorlänge und die maximal erzielbare Konzentration der Reaktionskomponente B beim Ablauf einer Folgereaktion in einem Strömungsreaktor handelt. Anschließend werden die Relationen zwischen den auf idealen Betriebszuständen basierenden einfachen Modellen und den für realen Reaktortypen abgeleiteten komplizierten Modellen ermittelt. Da es oft schwierig ist, sich an ideale Betriebsbedingungen in der Technik anzunähern, dienen die in dieser Arbeit basierend auf sowohl analytischen als auch numerischen Lösungen untersuchten realeren Prozesse dazu, die Auslegung eines chemischen Reaktors zu unterstützen. Dabei sind die wichtigen Betriebsparameter zu identifizieren und das Betriebsregime zu optimieren.