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Kryo- und Biokältetechnik

Dozent

Prof. Dr.-Ing. B. Glasmacher

Ort

Betreuer

Dipl.-Ing. Tim Rittinghaus

 

Vorlesung

Dienstags ab 18.10.2016 von 08.00 - 09:30

 

IfT, Raum 124, Callinstraße 36

Übung

 Dienstags ab 18.10.2016 von 09:45 - 10:30

IfT, Raum 124, Callinstraße 36

Ziel

Kryotechnik ist die Technik zur Erzeugung tiefer Temperaturen und zur Nutzung physikalischer Effekte bei tiefen Temperaturen. Die Kryotechnik deckt den Temperaturbereich unterhalb von etwa -150°C ab. Anwendungen der Kryotechnik finden sich in der Hochenergiephysik, Vakuumtechnik (Kryopumpen), Energietechnik, Raketentechnik, Messtechnik, Kryobiologie (Kryokonservierung, Gewebe Banking), Verfahrenstechnik (Tieftemperaturrektifikation, Recycling) und Medizin (Kyrochirugie).

Die Biokältetechnik befasst sich mit dem Einfluss von Kälte auf biologische Systeme. Sie deckt den Temperaturbereich unterhalb von physiologischer Temperaturen (Hypothermie) bis zu tiefkalten Temperaturen (Lagerung bei -196°C) ab. Die kälte-induzierten Schädigungsmechanismen an biologischen Systemen z.B. Eiskristallbildung, osmotische Vorgänge und Kryoadditive werden hierbei untersucht. Diese Schädigungen sollen in der Kryochirugie lokal maximiert und in der Kryokonservierung, zur Erhaltung von Funktion und Morphologie des biologischen Systems, minimiert werden.

Inhalt

Vorlesungsteil Kryotechnik:

Einführung in die energetische und exergetische Bewertung bei Kälteanlagen; Vorgänge bei tiefen Temperaturen; Methoden zur Erreichung tiefer Temperaturen; Kompressionskältemaschinen; thermodynamische Grundlagen von Zweistoffgemischen; Einführung in die Absorptionsverfahren (Prozessvarianten, Austreiber, Versorger); Verflüssigung von Gasen; Joule-Thomson-Effekt; Luftverflüssigung nach Linde; Sonderverfahren der Kälteerzeugung durch Peltier-Elemente; Kryopumpen (Wandtemperaturen unter 80K, Kondensation von Gasen zum Erzeugen von Hochvakuum (p < 10-3 mbar) und Ultrahochvakuum (p < 1nbar)); Messung tiefer Temperaturen.

 

Vorlesungsteil Biokältetechnik:

Zellbiologische Grundlagen für die Kryobiologie; Zellbiologische Meßmethoden (Zellzahlbestimmung, Partikelvolumenanalyse, Membranintegrität, Zell-Assays, Kryomikrotrom); Physikalische Grundlagen (Nukleation, Kryoadditive, Phasendiagramme, Vitrifikation); Physikalische Messtechniken (Temperatur- messung , Osmometer, Kryomikroskopie, DSC, FTIR); Technische Einfriergeräte (Kontrolliertes Einfrieren, Lagerung, Auftauen); Medizinische Anwendungen (Regenerative Medizin, Kryobanking von Blut, Zellsuspensionen, Gewebe, Organe); Kryochirurgie (Schädigungsmechanismen).

Empfohlene Vorkenntnisse

  • Thermodynamik
  • Wärmeübertragung

Literaturempfehlung

  • Fuller: Life in a frozen state, CRC Press, 2004
  • Vorlesungsskript

Besonderheiten

 

 

Art der Prüfung

mündlich 

Empfohlen ab dem 7. Semester