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August Kneller
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1 Technische Universität München Lehrstuhl I für Technische Chemie Lehrstuhl für Energiesysteme Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I (Verfahrenstechnische Grundlagen für Baustoffingenieure) Prof. Dr.-Ing. K.-O. Hinrichsen, Dr.-Ing. S. Gleis 29. Februar 2008, 10.00, Dauer 90 min Raum-Nr. MW 1450 Name, Vorname: Studienrichtung: Matrikelnummer: Wichtige Hinweise: Beginnen Sie eine neue Aufgabe einer neuen Seite. Kennzeichnen Sie jeden Bogen in der rechten, oberen Ecke mit Namen u. Vornamen. Lösen Sie die Kurzfragen auf den Aufgabenblättern. Verwenden Sie zum Weiterrechnen die angegebenen Hilfswerte. Sämtliche ausgeteilte Blätter müssen am Ende der Prüfung abgegeben werden. Ergebnis: max. Aufgabe 1 60 Aufgabe 2 20 Aufgabe 3 20 Summe 100 Note: Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 1 von 1

2 Aufgabe 1 Kurzfragen 1.1 Nennen und beschreiben Sie Möglichkeiten (Ersatzgrößen), mit denen die Länge unregelmäßiger Partikel charakterisiert werden können (6 Punkte) 1.2 Geben Sie wenigstens drei Mengenarten an, ihre jeweilige Dimension, ihren Index sowie beispielhaft ein Messverfahren, mittels dessen sie bestimmt werden können. (6 Punkte) Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 2 von 2

3 1.3 Leiten Sie die Beziehung zur Berechnung der stationären Sinkgeschwindigkeit eines kugelförmigen Teilchens unter der Annahme laminarer, ungehinderter Strömung ( Stokes-Bereich ) her. Welche dimensionslosen Kennzahlen ergeben sich für die Beschreibung dieses Sinkprozesses? (8 Punkte) 1.4 Skizzieren Sie eine typische Probennahmekette für eine Partikelanalyse und beschreiben Sie die Anforderungen, die dabei beachtet werden müssen. ( 4 Punkte) Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 3 von 3

4 1.5 Beschreiben Sie das Prinzip der Querstromklassierung (mit Skizze). Welche Partikeleigenschaft liegt dieser Art des Klassierens zugrunde? (4 Punkte) 1.6 Worauf ist beim Windsichten besonders zu achten? Welche Einsatzbereiche des Windsichters können unterschieden werden? (6 Punkte) Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 4 von 4

5 1.7 Erläutern Sie die Begriffe vollständige Entmischung, ideal homogene Mischung und stochastische Mischung! Was versteht man unter dem Begriff Teilen? (4 Punkte) 1.8 Nennen und beschreiben Sie (kurze Erläuterung der wichtigsten Charakteristika) die wichtigsten Aufgaben des Rührens. Was sind üblicherweise die Zielgrößen dieser Rühraufgaben? (8 Punkte) Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 5 von 5

6 1.9 Was versteht man unter Leistungscharakteristik eines Rührers und wie wird sie grafisch mit dimensionslosen Kennzahlen dargestellt? (8 Punkte) 1.10 Was versteht man unter der Dimensionsanalyse? Was besagt die Ähnlichkeitslehre? (6 Punkte) Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 6 von 6

7 Aufgabe 2 Rühren (20 Punkte) Zum Suspendieren eine Kristallisats wurden bei Modellversuchen optimale Betriebsbedingungen bei folgenden Werten festgestellt: Ne = P 3 5 ρc n d D H V = k V. D 2. H k = 0.65 V H/D = 1 d/d = 1/3 d 1 0,1 Re = 2 ρc n d η c Modellrührwerk: Durchmesser D0 = 1 m Drehzahl n0 = 300 min -1 Stoffwerte: Dichte ρ c = 1350 kg/m³ dyn. Viskosität η c = Pa s Eine geometrische Vergrößerung wird unter der Bedingung konstanter volumenbezogener Leistung P/V=const. durchgeführt. Der ausgeführte Behälter der Großausführung soll ein Volumen von V = 100 m³ fassen. 2.1 Geben Sie an welcher Wert a) auf der Ordinate b) auf der Abszisse aufgetragen ist. (Auf der Angabe eintragen) 2.2 Wie lauten die Formeln für die Werte auf a) der Ordinate b) der Abszisse 2.3 Geben Sie die volumenbezogene Leistung im Modell an. 2.4 Bestimmen Sie die Drehzahl n der Großausführung. In Modell und Großausführung können turbulente Strömungsverhältnisse angenommen werden. 2.5 Welche Leistung muss demnach in der Großausführung installiert werden? Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 7 von 7

8 Aufgabe 3 Technische Siebung (gesamt 20 Punkte) Vom Fein- und Grobgut einer technischen Siebmaschine mit der Maschenweite von 4 mm wurden jeweils Proben einer Siebanalyse unterzogen. Die Ergebnisse der Siebanalysen mit Wägung sind in Form von Rückstandssummenwerten für die jeweilige Maschenweite in der unten aufgeführten Tabelle angegeben. a.) b.) c.) d.) Bestimmen Sie die Werte der relativen Häufigkeit für die jeweiligen Klassenbreiten, sowohl für das Grob- als auch für das Feingut. Zeichnen Sie die Verteilungskurven maßstäblich, wobei folgende Skalierungen zu verwenden sind: 2 cm entspricht 0,1 1/mm an relativer Häufigkeit und 2 cm entspricht 1 mm Maschenweite. Bestimmen sie die Werte der relativen Häufigkeit für das Aufgabegut und ergänzen Sie die Verteilungskurve im obigen Diagramm. Berechnen Sie die spezifische Oberfläche des Feingutes unter der Annahme, dass die Teilchen Kugelform aufweisen. Die Feststoffdichte beträgt 6,5 g/cm 3. Diplomhauptprüfung Mechanische Verfahrenstechnik I, 29. Februar 2008 Seite 8 von 8

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