BEP stage OPDRACHT, VERSIE 1.0

April 7, 2011
[BEP STAGE OPDRACHT, VERSIE 1.0]
Titel: Uitlijning van een high-tech laser
Focus: Experimentele vaardigheden m.b.t. optica
Duur: 6,5 werkweek van 40 uur (9 ECTS)
Datum: vanaf medio mei 2011 (kwartiel 4)
Contact
Begeleider: prof. dr. ir. D. Smeulders
WH 3.135
[email protected]
Dagelijks begeleider: ir. M. Fransen
WH 3.143
[email protected]
Context van het onderzoek binnen ETES
Het onderzoek binnen de vakgroep Engineering Thermodynamics for Energy Systems (ETES) is onder
andere gericht op het bestuderen van thermodynamische aspecten die een rol spelen bij
energiewinning. Het onderzoek is deels ingebed in een Maritiem Innovatie Programma, welke
industriële partners als TNO, Gasunie en Shell in verbinding brengt met de TU/e (faculteit WTB en
W&I). Liquefied Natural Gas (LNG) is daarom een van de huidige speerpunten binnen het onderzoek
van ETES.
Concreet wordt er binnen de groep gekeken naar de nucleatie (druppelgroei) en verdamping van één
of meerdere dampen in een mengsel van drijfgassen (Holten, 2009). De gebruikte experimentele
methode is gebaseerd op een korte (~ ms) nucleatiepuls, die gevolgd wordt door een decompressie
proces. Gedurende de nucleatiepuls heerst er een toestand van oververzadiging. Dientengevolge
wordt er een groot aantal condensatie clusters (~ nm grootte) gevormd, welke gedurende de
decompressie uitgroeien tot detecteerbare (macroscopische) druppels. De druppelgroei kan worden
bepaald met een laser. Twee parameters worden namelijk gedurende de puls gemeten: de extinctie
van de laserstraal die door de druppelwolk heen gaat en de intensiteit van het licht dat afbuigt in 90
graden richting (ten gevolge van de druppelwolk). De kleinste druppels die gemeten kunnen worden
hebben een diameter van dezelfde orde als de golflengte van het licht (λ ~ 500 nm).
Figuur 1: schematische weergave van de Expansion Wave Tube.
Engineering Thermodynamics for Energy Systems [ETES] – TU/e
Page 1
April 7, 2011
[BEP STAGE OPDRACHT, VERSIE 1.0]
Opdracht
De Expansion Wave Tube (Fig. 1) is een instrument of beter gezegd een schokbuis om een nucleatie
puls te creëren en te onderzoeken. De analyse van de experimenten berust grotendeels op de
optische metingen (Holten, 2009), die worden uitgevoerd met een laser. De nieuwe laser (specs,
klasse 3B) moet binnen de gewenste toleranties worden uitgelijnd binnen de EWT opstelling. Nadat
dit is gerealiseerd, kunnen de eerste testruns worden uitgevoerd. Afhankelijk van de testuitkomsten
kan besloten worden om een eerste nucleatie experiment te doen, in samenwerking met de
begeleidende staf. Het is ook mogelijk om mee te helpen om de data acquisitie apparatuur te
verbeteren of up te daten.
Doelstellingen





Algemene kennismaking met Expansion Wave Tube (EWT) opstelling (1 week)
Uitlijnen van de laser binnen de gewenste toleranties (± 2 weken)
Testruns uitvoeren met de optische opstelling (± 2 weken)
Mogelijkerwijs: 1e nucleatie experiment (± 1 week)
Schrijven van bondig verslag (± 2 weken)
Vaardigheden en voorkennis






Algemene experimentele vaardigheden;
Basiskennis laserdiagnostiek en optica;
Basiskennis Labview;
Communicatieve vaardigheden (lezen + schrijven) in zowel Nederlands als Engels;
Doorzettingsvermogen en zelfstandig kunnen werken;
Interesse in collegestof van o.a. warmte & stroming (4B260), thermodynamica (4B420),
fysische transportverschijnselen (3B470) en warmte-overdracht (4B680);
Referenties
Holten (2009) Water nucleation: wave tube experiments and theoretical considerations, V. Holten,
PhD thesis, Eindhoven University of Technology, 2009
Engineering Thermodynamics for Energy Systems [ETES] – TU/e
Page 2