Mit Hilfe von Einzelkornprallexperimenten unter definierten Bedingungen werden brechrelevante Kenngrößen für Rotorprallbrecher bei Variation der wesentlichen Einflussgrößen ermittelt. Diese bilden eine notwendige Grundlage für die Prozesssimulation mittels Diskrete-Elemente-Methode (Modellkalibrierung) und für die Brecherauslegung. Mit dem neu konzipierten Hochauflösenden Stoßanalysator werden erstmals messtechnisch brechrelevante Eigenschaften beim Primärstoß zwischen Prallleiste und Aufgabegut erfasst. Dazu zählen Kenngrößen zur Beschreibung des Zerkleinerungswiderstandes (z. B. Brechkraft) und des Zerkleinerungsergebnisses (z. B. Bruchstückkorngrößenverteilung) sowie die Energieausnutzung. Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag, die bisher vorrangig auf praktischen Erfahrungswerten und empirischen Näherungsformeln basierende Auslegung und Dimensionierung von Rotorprallbrechern zukünftig wissenschaftlich begründet durchführen zu können.

Die zentrale Zielstellung dieser Arbeit ist der Entwurf eines Steuerungskonzeptes für das Flottenmanagement der mobilen Technik in Tagebauen und Minen. Dies umfasst sowohl die Analyse bestehender Systeme als auch die Formulierung von allgemeinen Systemanforderungen. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird in der Arbeit ein Ideenkatalog skizziert, der auf den folgenden abstrakten Ansatzpunkten beruht - Mobilität, Verteilung und Kooperation der mobilen Objekte. Als integraler Bestandteil des Systems wird darauf aufbauend ein angepasstes Kommunikationskonzept entworfen. Unter Beachtung der geforderten weltweiten Einsatzfähigkeit und als Basis für eine kostengünstige Entwicklung werden neuartige Ansätze der Kombination von Lösungen aus den Bereichen Lokalisierung, Kooperation, Synchronisation, Datenerfassung und Steuerung mobiler Einheiten dargelegt.

In porösen Dämmstoffen können Dämpfe bei Unterschreitung der Taupunkttemperatur kondensieren. Durch das entstehende Kondensat verändert sich u.a. das Temperaturfeld im porösen Dämmstoff. Die Kondensation wird normalerweise an der Wandaußenseite beginnen. Hierbei sind Schäden an den tragenden Elementen des Ofens zu erwarten. Durch entstehendes Kondensat werden außerdem die wärmetechnischen Eigenschaften des Dämmmaterials verändert. Der Dampftransport im Dämmmaterial findet auf verschiedene Weise statt. Die Hauptmechanismen sind Diffusion sowie Strömung. Poröse Dämmstoffe wie z.B. Fasermaterialien setzen dem Transport des Dampfes nur einen sehr geringen Widerstand entgegen. Bei der Diffusion liegen die Diffusionskoeffizienten in der gleichen Größenordnung wie die der reinen Gase. Der Dampftransport ist dementsprechend schnell. Die Menge des anfallenden Kondensats kann abgeschätzt werden.

Es wird ermittelt, welches Volumen Wasserspeicher besitzen müssen, die bei der ausschließlichen Wärmeversorgung von Häusern mit Wärme, die mit Hilfe von Solarkollektoren gewonnen wird, Wärme im Sommer einspeichern und im Winter entspeichern. Den Berechnungen liegen Messungen über die nutzbare Solarwärme zugrunde. Betrachtet werden Wohnhäuser mit Erdgeschoss und Dachgeschoss mit Wohnflächen von 115 m2, 150 m2 und 200 m2. Die spezifischen Wärmeverbräuche der Gebäude liegen zwischen 175 und 50 kWh/(m2.Jahr). Die Solarkollektorflächen variieren zwischen 9 m2 und 100 m2. Die Speicherfähigkeit des Wassers definierende Temperaturspreizung in den Speichern zwischen kalter Seite unten und warmer Seite oben beträgt einmal 50 K und zum anderen 60 K. Es werden Speicherwirkungsgrade von 100%, 90% und 80% zugrunde gelegt. Im günstigsten Fall errechnen sich für drei Hausgrößen von 115 m2, 150 m2 und 200 m2 Wasserspeicher Volumina von 5,7 m3, 6,25 m3 bzw. 8 m3.

Ein wesentlicher Trend in der stationären Energieversorgung ist die Dezentralisierung der Strom- und Wärmebereitstellung. Daneben besteht nach wie vor ein Bedarf an wirkungsgradverbesserten Energieumwandlungstechniken. Diesbezüglich hat die Brennstoffzellen-Technologie ein hohes Innovationspotenzial. Funktionsfähigkeit, Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit von Brennstoffzellen-Systemen werden insbesondere bei der Wasserstofferzeugung durch Erdgas-Dampfreformierung durch diverse Einflussfaktoren bestimmt. In dieser Arbeit werden die Methodik der Auslegung integrierter Erdgas-Dampfreformer für PEM-Brennstoffzellen-Systeme im elektrischen Leistungsbereich von 1 – 10 kW beschrieben und die prozessbestimmenden Einflussfaktoren untersucht und gewichtet. Daraus werden Auslegungsprinzipien abgeleitet, mit denen sich die optimalen Betriebsparameter ermitteln lassen und die zur konstruktiven Gestaltung einer Vielzahl von Anlagenteilen genutzt werden können.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Prozess des chemisch-mechanischen Polierens (CMP) von Siliziumwafern erstmals mittels stochastischer Methoden modelliert und daraus resultierend weiter optimiert. Ziel war es, Erkenntnisse zu ausgewählten, noch nicht vollständig verstandenen Einflussfaktoren zu gewinnen. Der Schwerpunkt lag dabei auf dem Poliertuch. Anhand eines neu entwickelten Modells zur Beschreibung einer konditionierten Tuchoberfläche wurden Zusammenhänge zwischen Konditionier- bzw. Tuchstrukturparametern und resultierender Poliertuchoberfläche herausgearbeitet und somit Möglichkeiten zur exakten Beschreibung und der gezielten Beeinflussung letzterer ermittelt. Weiterhin konnte erstmalig ein lang gesuchter messbarer Parameter benannt werden, mit dem eine ideale Tuchoberfläche charakterisierbar wird. Die Ergebnisse wurden experimentell verifiziert. Abschließend wurde mit einem neuen Abtragsmodell der CMP-Prozess von Siliziumwafern beschrieben, anhand dessen Zusammenhänge zwischen der Tuchrauheit und der Unebenheit der Waferoberfläche mit einer Theorie begründbar wurden.

Der Wärmeübergang an gestapelte Güter spielt eine wesentliche Rolle bei der ökonomischen Auslegung von Thermoprozessanlagen. Gleichungen für die Wärmeübertragung an solch komplexe Geometrien sind aber nicht, bzw. nur in stark vereinfachter Form vorhanden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wärmeübertragung für die komplexe Geometrie "Tellerstapel" sowohl experimentell als auch mit Hilfe von Computersimulation bestimmt. Die Ergebnisse beider Methoden zeigen gute bis sehr gute Übereinstimmung. Des Weiteren wurde der Wärmeübergang durch Strahlung mit in die Simulation einbezogen und sein Verhältnis gegenüber dem konvektiven Wärmeübergang ermittelt. Für die Wärmeübergangsberechnung bei anderen Geometrien gestapelter Güter wurden mehrere Wege aufgezeigt und auf die zeit- und kostensparende Nutzung moderner Simulationsmethoden hingewiesen.

In der Habilitationsschrift sind die Ergebnisse einer über 20-jährigen Entwicklungstätigkeit zusammengefasst, die zum Deponie- und Haldenwasserhaushaltmodell BOWAHALD geführt haben. Beim Modell BOWAHALD handelt es sich um ein anwendungsorientiertes Mehrschichtenboxmodell, das die wesentlichen in Oberflächensicherungen ablaufenden hydrologischen Prozesse quantifiziert. Die Hauptanwendungsbereiche des Modells BOWAHALD sind Wasserhaushaltsuntersuchungen zum Istzustand einer Halde bzw. Deponie, Planungsszenarien in Bezug auf die wasserhaushaltliche Optimierung einer Oberflächensicherung, Sickerwasserprognosen von Halden-/Deponieflaechen, Beurteilung der Chancen für eine ausreichende Vegetationsentwicklung sowie eine qualitative Einschätzung der Langzeitbeständigkeit vorhandener bzw. zu planender Sicherungsmaßnahmen. Mit dem Modell BOWAHALD liegt ein hierfür praktikables Instrumentarium vor, das den Nutzer in die Lage versetzt, mit vertretbarem Aufwand bezüglich Daten- und Parameterhandling anwendungsorientierte Lösungen zu erarbeiten. Zahlreiche Modellanwendungen für die verschiedensten wasserhaushaltlichen Problemstellungen, die mit Oberflächensicherungen im Zusammenhang stehen, belegen dies und sind mit Sicherheit ein wesentlicher Grund dafür, dass das Modell BOWAHALD insbesondere in Sachsen eine weite Verbreitung und Anerkennung gefunden hat.

Die Erzeugung von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum stellt eine wichtige und kostenspielige Frage für die Automobilindustrie dar. Das physikalische Phänomen Stick-Slip (zu Deutsch Ruckgleiten) wird als die Hauptursache betrachtet. Als eine Erscheinungsform der Reibmerkmale eines Materials steht der Stick-Slip-Effekt (SSE) bekanntlich in Zusammenhang mit Oberflächeneigenschaften, wie z.B. Rauheit und Adhäsionskräften. Untersuchungen an Automobilledern zeigten zusätzlich, dass eine Beziehung zwischen dem SSE und dem Deformationsverhalten besteht. Der natürliche Charakter von Naturleder beeinträchtigte die Erstellung weiterer schlüssiger Aussagen. Ein synthetisches Material - PVC - wurde daher ausgewählt. Die Fortführung der Forschungsarbeit beruhte darauf, das Deformationsverhalten von PVC-Folie, die im Fahrzeuginnenraum Anwendung findet, in Bezug zu deren Stick-Slip-Neigung zu bringen. Dafür wurde der Einfluss unterschiedlicher Modifizierungen und Behandlungen untersucht.

Die vorliegende Dissertation beinhaltet die Modellierung und Optimierung von Direktversturztechnologischen Schemen mit dem Ziel, das optimale technologische Schema für den Einsatz des Schürfkübelbaggers in den Braunkohletagebauen der Mongolei zu ermitteln. Zunächst wurden Untersuchungen zur Charakterisierung der bergbau-geologischen Bedingungen der mongolischen Kohlenlagerstätten unter dem Gesichtspunkt durchgeführt, die Anwendungsmöglichkeiten der Direktversturztechnologie zu verdeutlichen. Danach erfolgten Untersuchungen zur Optimierung und Modellierung der technologischen Schemen der Direktversturztechnologie mit einem Schürfkübelbagger und ihre Einsatzrahmen mit dem Ziel, eine technologisch optimale Variante zu identifizieren. Schließlich wurde das Programm "Dragline" entwickelt, um folgende zwei Aufgaben zu lösen: - Die Auswahl eines Schürfkübelbaggers (bzw. die Auslegerlänge und der Kübelvolumen des Schürfkübelbaggers) nach vorgegebenen Abbauparametern - Die Auswahl der Einsatztechnologie für einen vorhandenen Schürfkübelbagger und die Lagerstättenbedingungen. Die Anwendung des Programms und die Bewertung der vom Programm gelieferten Daten erfolgte anhand eines Beispiels einer mongolischen Lagerstätte.