
Ingenieurwissen Verfahrenstechnik
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Inhalt
- Intro
- Vorwort
- Inhalt
- VTG Verfahrenstechnische Grundlagen
- 1 Physikalische Größen und Einheitensysteme
- 1.1 Größen und Größenarten
- 1.2 Größen- und Zahlenwertgleichungen
- 1.3 Zustandsgrößen und Prozessgrößen
- 1.4 Zustandsfunktionen
- 1.5 Gehalts- und Konzentrationsangaben
- 1.5.1 Massenanteil
- 1.5.2 Stoffmengenanteil
- 1.5.3 Volumenanteil
- 1.5.4 Massenkonzentration
- 1.5.5 Stoffmengenkonzentration
- 1.5.6 Volumenkonzentration
- 1.5.7 Molalität
- 1.5.8 Aktivität
- 1.6 Umrechnungen und Mischungsrechnung
- 2 Statistische Grundlagen
- 2.1 Fehlerarten
- 2.1.1 Grobe Abweichung von Messwerten
- 2.1.2 Systematische Abweichung von Messwerten
- 2.1.3 Zufällige Abweichung von Messwerten
- 2.2 Darstellung von Messreihen
- 2.3 Erfassung der Messwertabweichung
- 2.3.1 Normalverteilung nach Gauss
- 2.3.2 Standardabweichung
- 2.3.3 Vertrauensbereich
- 2.4 Fehlerfortpflanzung
- 2.4.1 Methode der oberen und unteren Grenze
- 2.4.2 Gausssche Fehlerfortpflanzung
- 2.4.3 Lineare Fehlerfortpflanzung
- 2.5 Grafische Auswertung von Messdaten
- 2.5.1 Lineare und nichtlineare Skalen
- 2.5.2 Anfertigung einer grafischen Darstellung
- 2.5.3 Grafische Auswertung linearer Zusammenhänge
- 3 Aggregatzustände und Phasenlehre
- 3.1 Gasförmiger Zustand
- 3.1.1 Ideales Gas
- 3.1.2 Gasgemische
- 3.1.3 Reale Gase
- 3.2 Flüssiger Zustand
- 3.2.1 Dichte und Volumenausdehnung
- 3.2.2 Viskosität von Flüssigkeiten
- 3.2.3 Oberflächenspannung
- 3.3 Fester Zustand
- 3.3.1 Kristallgitter und Kristallsysteme
- 3.3.2 Methoden zur Ermittlung der Festkörperstruktur
- 3.4 Phasenumwandlung von Reinstoffen
- 3.4.1 Druck-Temperatur-Phasendiagramm
- 3.4.2 Clausius-Clapeyron-Gleichung
- 3.4.3 Regel von Trouton
- 3.5 Binäre Phasengleichgewichte
- 3.6 Ternäre Phasengleichgewichte
- 3.7 Verdünnte Lösungen
- 3.7.1 Kolligative Eigenschaften
- 3.7.2 Löslichkeit
- 4 Strömungstechnische Grundbegriffe
- 4.1 Allgemeine Grundlagen
- 4.2 Kontinuitätsgleichung
- 4.3 Strömung ohne Reibung
- 4.3.1 Gleichung von Bernoulli
- 4.3.2 Gleichung von Torricelli
- 4.4 Strömung mit Reibung
- 4.4.1 Viskosität
- 4.4.2 Widerstandsbeiwert
- 4.5 Rohrströmung mit Reibung
- 4.5.1 Laminare Strömung
- 4.5.2 Turbulente Strömung
- 4.5.3 Druckverlust in Rohrleitungen
- 4.5.4 Druckverlust in Formstücken und Armaturen
- 5 Produktionstechnische Grundbegriffe
- 5.1 Verfahrensentwicklung
- 5.2 Verfahrensinformationen
- 5.3 Fließschemata von Anlagen
- 5.3.1 Grundfließschema
- 5.3.2 Verfahrensfließschema
- 5.3.3 Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema
- 5.3.4 Mess- und Regelschema
- 5.4 Stoffdaten und Verfahrensablauf
- 5.4.1 Stoffdaten
- 5.4.2 Sicherheitstechnische Daten
- 5.4.3 Toxikologische Daten
- 5.5 Scale-up-Probleme
- CRT Chemische Reaktionstechnik
- 6 Grundlagen der Reaktionstechnik
- 6.1 Einführung und Grundbegriffe
- 6.1.1 Klassifizierung chemischer Reaktionen
- 6.1.2 Beurteilungsgrößen und Definitionen
- 6.2 Chemische Thermodynamik
- 6.2.1 Systeme und Zustandsgrößen
- 6.2.2 Erster Hauptsatz
- 6.2.3 Standardenthalpien
- 6.2.4 Zweiter Hauptsatz
- 6.2.5 Chemisches Gleichgewicht
- 6.3 Stoff- und Wärmebilanzen
- 6.3.1 Transportprozesse
- 6.3.2 Erhaltungssätze
- 7 Kinetik chemischer Reaktionen
- 7.1 Reaktionsgeschwindigkeit
- 7.2 Gesetze der Reaktionskinetik
- 7.2.1 Differenzialgleichungen
- 7.2.2 Reaktionen nullter Ordnung
- 7.2.3 Reaktionen erster Ordnung
- 7.2.4 Reaktionen zweiter Ordnung
- 7.2.5 Reaktionen dritter Ordnung
- 7.2.6 Molekularität einer Reaktion
- 7.3 Bestimmung von Reaktionsordnungen
- 7.3.1 Differenzialmethode
- 7.3.2 Methode der Anfangsgeschwindigkeiten
- 7.3.3 Integrationsmethode
- 7.3.4 Halbwertszeitmethode
- 7.3.5 Konzentrationsabhängige Messgrößen
- 7.3.6 Experimentelle Bestimmungsmethoden
- 7.4 Kinetik komplexer Reaktionen
- 7.4.1 Gleichgewichtsreaktionen
- 7.4.2 Parallelreaktionen
- 7.4.3 Folgereaktionen
- 7.5 Theorie der Reaktionsgeschwindigkeit
- 7.5.1 Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit
- 7.5.2 Theorie des aktivierten Komplexes
- 8 Aktivierung von Reaktionen und Katalyse
- 8.1 Aktivierung von Reaktionsprozessen
- 8.1.1 Thermische Aktivierung
- 8.1.2 Katalytische Aktivierung
- 8.1.3 Aktivierung durch Initiatorzerfall
- 8.1.4 Biokatalytische Aktivierung
- 8.1.5 Fotochemische Aktivierung
- 8.2 Homogene und heterogene Systeme
- 8.3 Heterogene Katalyse
- 8.3.1 Heterogene Reaktionen mit Feststoffen
- 8.3.2 Heterogene Reaktionen mit Fluiden
- 8.3.3 Reaktionsablauf
- 8.4 Homogene Katalyse
- 8.4.1 Einphasige Reaktionssysteme
- 8.4.2 Säure- und Basenkatalyse
- 8.4.3 Enzymkatalytische Reaktionen
- 8.4.4 Reversible Hemmung von Enzymen
- 9 Ideale Reaktoren
- 9.1 Klassifizierung von Reaktoren
- 9.1.1 Allgemeine Betriebsformen
- 9.1.2 Vermischung im Reaktor
- 9.1.3 Wärmetechnische Betriebsformen
- 9.1.4 Grundtypen chemischer Reaktoren
- 9.1.5 Stoff- und Wärmebilanzen
- 9.2 Diskontinuierlich betriebener Rührkessel
- 9.2.1 Isotherm betriebener Rührkessel
- 9.2.2 Adiabat betriebener Rührkessel
- 9.2.3 Polytrop betriebener Rührkessel
- 9.3 Kontinuierliche Betriebsführung ohne Rückvermischung der Reaktionsmasse
- 9.4 Kontinuierliche Betriebsführung mit Rückvermischung der Reaktionsmasse
- 9.5 Rührkesselkaskade
- 9.5.1 Gestaltung und stoffliche Bilanzierung
- 9.5.2 Berechnung von Rührkesselkaskaden
- 9.6 Vergleichende Betrachtung der Reaktoren
- 10 Reale Reaktoren und Verweilzeitverteilungen
- 10.1 Abweichungen vom idealen Verhalten
- 10.2 Verweilzeituntersuchungen zur Charakterisierung des Vermischungsverhaltens
- 10.2.1 Verweilzeitspektrum und Verweilzeit-Summenfunktion
- 10.2.2 Messung der Verweilzeitverteilungen
- 10.3 Berechnung und Auswertung von Verweilzeitverteilungen
- 10.3.1 Idealer kontinuierlicher Rührreaktor
- 10.3.2 Kaskade von kontinuierlich betriebenen idealen Rührreaktoren
- 10.3.3 Laminar durchströmter Rohrreaktor
- 10.4 Reaktoren mit realem Verhalten
- 10.4.1 Dispersionsmodell
- 10.4.2 Kaskadenmodell
- 10.4.3 Berechnungsbeispiele
- MVT Mechanische Verfahrenstechnik - Grundoperationen
- 11 Charakterisierung von Partikeln und dispersen Systemen
- 11.1 Grundlagen
- 11.2 Partikelgrößen und Merkmale
- 11.3 Kenngrößen einer Verteilung
- 11.3.1 Verteilungssumme
- 11.3.2 Verteilungsdichte
- 11.4 Verteilungsgesetze
- 11.4.1 Potenzverteilung nach Gates-Gaudin-Schumann
- 11.4.2 Gausssche Normalverteilungsfunktion
- 11.4.3 Logarithmische Normalverteilung
- 11.4.4 RRSB-Verteilung
- 11.4.5 Vergleich der Verteilungen und Kennwerte
- 11.5 Messen einer Partikelgrößenverteilung
- 12 Zerteilung von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen
- 12.1 Grundlagen
- 12.2 Zerkleinerung
- 12.2.1 Näherungsformeln
- 12.2.2 Zerkleinerungsgrad
- 12.2.3 Bruchvorgang
- 12.2.4 Zerkleinerungsmaschinen
- 12.3 Flüssigkeitszerteilung
- 12.3.1 Berieselung
- 12.3.2 Zerstäubung
- 12.3.3 Zerspritzung
- 12.4 Begasung
- 13 Trennen disperser Systeme
- 13.1 Grundlagen
- 13.2 Absetzprozesse
- 13.2.1 Sedimenter
- 13.2.2 Trennschärfe und Abscheidegrad
- 13.2.3 Zentrifuge
- 13.2.4 Zyklone
- 13.2.5 Koagulation und Flokkulation
- 13.2.6 Flotation
- 13.3 Filtrationsprozesse
- 13.3.1 Kuchenfiltration
- 13.3.2 Querstromfiltration
- 13.3.3 Tiefenfiltration
- 14 Mischen
- 14.1 Grundlagen
- 14.2 Mischen von Feststoffen
- 14.3 Statisches Mischen von Fluiden
- 14.4 Dynamisches Mischen von Flüssigkeiten
- 14.4.1 Laminarer Bereich
- 14.4.2 Turbulenter Bereich
- 14.4.3 Übergangsbereich
- 14.4.4 Rühren von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten
- 14.4.5 Scale-up-Maßstabsübertragung
- 14.4.6 Weitere Anwendungsgebiete
- 15 Agglomerieren
- 15.1 Grundlagen
- 15.2 Einteilung der Agglomeration
- 15.2.1 Aufbauagglomeration (Pelletieren)
- 15.2.2 Pressagglomeration (Formpressen)
- 16 Transport von Stoffen
- 16.1 Arten der Förderung
- 16.2 Transport von Flüssigkeiten
- 16.2.1 Verdrängungspumpen
- 16.2.2 Zentrifugalpumpen
- 16.2.3 Strahlpumpen
- 16.2.4 Berechnungen
- 16.3 Transport von Gasen
- 16.3.1 Lüfter und Gebläse
- 16.3.2 Verdichter
- 16.4 Feststoffförderung
- 16.4.1 Gurt-, Gliederbandförderer und Becherwerke
- 16.4.2 Schnecken- und Spiralförderer
- 16.4.3 Pneumatische Förderung
- TVT Thermische Verfahrenstechnik - Grundoperationen
- 17 Verdampfen und Kondensieren
- 17.1 Grundlagen
- 17.1.1 Dampf
- 17.1.2 Wärmeübertragung
- 17.1.3 Wärmeaustauscher
- 17.2 Verdampfen und Eindampfen
- 18 Kristallisation
- 18.1 Grundlagen
- 18.2 Berechnungen zur Kristallisation
- 18.3 Technische Anwendung
- 19 Trocknen
- 19.1 Grundlagen
- 19.2 Trocknungsarten und Trocknungskurven
- 19.3 Bauarten von Trocknern
- 20 Destillation und Rektifikation
- 20.1 Grundlagen
- 20.1.1 Ideales Zweistoffgemisch
- 20.1.2 Reales Zweistoffgemisch
- 20.1.3 Mischungslücken
- 20.2 Destillation
- 20.2.1 Absatzweise (einfache) Destillation
- 20.2.2 Fraktionierte Destillation
- 20.2.3 Kontinuierliche Destillation
- 20.2.4 Trägerdampfdestillation
- 20.2.5 Vakuumdestillation
- 20.3 Rektifikation
- 20.3.1 Grundlagen der Rektifikation
- 20.3.2 Bilanzen an einer Rektifikationskolonne
- 20.3.3 Wärmebedarf und Heizleistung
- 20.3.4 Füllkörper- und Packungskolonnen
- 20.3.5 Rektifikationsverfahren
- 21 Sorption
- 21.1 Absorption
- 21.1.1 Grundlagen der Absorption
- 21.1.2 Bilanzierung und Berechnung
- 21.1.3 NTU/HTU-Konzept für die Absorption
- 21.1.4 Kenngrößen eines Absorbers
- 21.1.5 Wärmebilanz bei der Absorption
- 21.1.6 Anwendung der Absorption
- 21.2 Adsorption
- 21.2.1 Grundlagen der Adsorption
- 21.2.2 Adsorptionsmittel
- 21.2.3 Beispiele einiger Adsorptionsmittel
- 21.2.4 Mechanismen der Adsorption
- 21.2.5 Bilanzierung von Adsorbern
- 21.2.6 Wärmebilanz an einem Festbettadsorber
- 21.2.7 Technische Anwendungen und Bauformen
- 22 Extraktion
- 22.1 Flüssig-Flüssig-Extraktion
- 22.1.1 Schwerlösliche Flüssigkeiten
- 22.1.2 Bilanzierung (schwerlösliche Flüssigkeiten)
- 22.1.3 Teilweise lösliche Flüssigkeiten
- 22.1.4 Bilanzierung von Prozessen mit teilweiser Löslichkeit der Flüssigkeiten
- 22.2 Fest-Flüssig-Extraktion
- 22.3 Kontinuierlich arbeitende Extraktionsapparate
- Hinweise zum Zusatzmaterial
- Index
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