Inhaltsverzeichnis. Allgemeine Formelzeichen 17 Einführung Allgemeine Grundlagen. 2. Lagern und Speichern

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1 Inhaltsverzeichnis Allgemeine Formelzeichen 17 Einführung Allgemeine Grundlagen Verwendete Formelzeichen Das chemische Produktionsverfahren Grundoperationen Mechanische Prozesse, Kraftfeldprozesse, molekulare Triebkraftprozesse Stoff-, Wärme- und Impulsübertragung Konvektionsströme Leitströme Übergangsströme Ähnlichkeitslehre Berechnungsmethoden des Verfahrensingenieurs Dimensionsanalyse Modellübertragung Diskontinuierliche und kontinuierliche Betriebsweise Stoff- und Energiebilanzen Lagern und Speichern Verwendete Formelzeichen Allgemeine Prinzipien für das Lagern und Speichern Lagern von festen Stoffen Lagern von Flüssigkeiten Lagern von Gasen Kennzeichnung, Zerkleinerung und Transport von Feststoffen Verwendete Formelzeichen Kennzeichnung körniger Stoffe Korngröße Korngrößenverteilung Siebanalyse Darstellung von Korngrößenverteilungen Mittlere Korngröße Spezifische Oberfläche Porosität 53

2 3.2. Zerkleinern von Feststoffen Allgemeine Grundlagen Beanspruchungsarten und Zerkleinerungsmaschinen Energiebedarf bei der Zerkleinerung « Auswertung von Zerkleinerungsversuchen Praktische Schlußfolgerungen Transport von Feststoffen Durchsatz und Antriebsleistung mechanischer Stetigförderer Gurtförderer Becherwerke Schneckenförderer Pneumatische Stetigförderer Technische Strömungsvorgänge Verwendete Formelzeichen Grundbegriffe der Mechanik fluider Stoffe Stationäre, ideale Rohrströmung Kontinuitätsgleichung Bernoulli- Gleichung Stationäre, reale Rohrströmung Innere Reibung; Newtonsches Reibungsgesetz Ähnlichkeitstheorie der Rohrströmung Strömungsformen und Druckverluste Laminare und turbulente Strömung Gesetze der laminaren Strömung Druckverluste bei laminarer Strömung Quadratisches Widerstandsgesetz der turbulenten Strömung Druckverlust bei turbulenter Strömung Bestimmung des Reibungskoeffizientenlambda bei glatten und rauhen Rohren Druckverluste durch Rohrleitungseinbauten Gesamtdruckverlust Erweiterte Bernoulli-Gleichung Ausströmen aus Behältern Ausfluß aus Bodenöffnungen in offenen Behältern bei konstanter Spiegelhöhe Ausfluß aus Bodenöffnungen in offenen Behältern bei veränderlicher Spiegelhöhe Strömung in Schüttschichten Druckverlust in trockenen Schüttschichten Druckverlust in berieselten Schüttschichten Hydrodynamik der Wirbelschicht Strömungstechnisches Verhalten und Erscheinungsformen der Wirbelschicht Geschwindigkeit am Wirbelpunkt und Austragspunkt Wirbelbettverfahren (Fließbettsysteme) 100

3 5. Fördern von Flüssigkeiten und Gasen Verwendete Formelzeichen Fördern von Flüssigkeiten Theoretische Grundlagen Aufgaben der Flüssigkeitspumpen Klassifizierung der Pumpen Förderdrücke und hydraulischer Wirkungsgrad Förderstrom und volumetrischer Wirkungsgrad Leistungen und mechanischer Wirkungsgrad Kupplungs- und Motorleistung und Gesamtwirkungsgrad Wirkungsgrade von Kolben- und Kreiselpumpen Kolbenpumpen Hubkolbenpumpen Umlaufkolbenpumpen Betriebsverhalten der Kolbenpumpen Kreiselpumpen Einteilung der Kreiselpumpen Einstufige Radialkreiselpumpen Mehrstufige Kreiselpumpen Pumpen- und Rohrleitungskennlinien, Arbeitspunkt, Regelung Parallel- und Hintereinanderschaltung Fördern von Gasen (Verdichten) Klassifizierung der Verdichter Isotherme, isentrope und polytrope Verdichtung Wirkungsweise und Kenngrößen von Hubkolbenverdichtern Mehrstufenverdichtung Kreiselradverdichter Trennen disperser Systeme Verwendete Formelzeichen Einführung Sedimentieren Absetzgeschwindigkeit Berechnung der Absetzgeschwindigkeit über dimensionslose Kennzahlen Absetzgeschwindigkeit unregelmäßig geformter Teilchen Absetzen feststoffreicher Suspensionen Feststoffgehalt, Dichte und Viskosität von Suspensionen Einfache Absetzversuche Erforderliche Absetzfläche Berücksichtigung der Konzentrationsverhältnisse Absetzapparate Zentrifugieren in Absetzzentrifugen Beschleunigungsverhältnis Absetzgeschwindigkeit Durchsatz Absetzzentrifugen 148

4 6.4. Zyklonieren Abscheidung im Aerozyklon Abscheidung im Hydrozyklon Filtrieren Einflußgrößen Theoretische Grundlagen Strömung in Kapillaren Gleichung der Kuchenfiltration Filtration bei konstantem Druck Filtration bei konstantem Durchsatz Filtration bei veränderlichem Druck und veränderlichem Durchsatz Experimentelle Bestimmung der Widerstandswerte Anwendung der Gleichung der Kuchenfiltration auf kontinuierliche Filter Verstopfungsfiltration Filtermittel und Filterhilfsmittel Filter Zentrifugieren in Filterzentrifugen Gleichung der Zentrifugalfiltration Filterzentrifugen Membrantrennprozesse Grundlagen der Membrantrenntechnik Mikrofiltration, Ultrafiltration und Umkehrosmose Dialyse und Elektrodialyse Pervaporation, Dampf- bzw. Gaspermeation Flüssigmembranpermeation Mechanische Stoffvereinigung Verwendete Formelzeichen Allgemeine Mischprinzipien Zusammensetzung von Mischungen Stoffvereinigung in flüssiger Phase Rührmaschinen Rührerformen Rührerleistung Strömungsbereiche und Leistungsbeiwert Spezifische Rührerleistung Modellübertragung Mischen von Feststoffen Wärmeübertragung Verwendete Formelzeichen Einführung Thermodynamik der Dämpfe Thermische Zustandsgleichungen der Dämpfe Isobarer Verdampfungsvorgang 193

5 Thermische Zustandsgrößen Kalorische Zustandsgleichungen der Dämpfe Kalorische Zustandsgrößen Zustandsdiagramme für Wasserdampf J Wärmeleitung Stationäre Wärmeleitung Stationäre Wärmeleitung in einer ebenen einschichtigen Wand Stationäre Wärmeleitung in einer ebenen mehrschichtigen Wand Stationäre Wärmeleitung im Rohr Instationäre Wärmeleitung Konvektiver Wärmetransport Wärmeübertragung ohne Zustandsänderung Konvektion freier Strömung Konvektion erzwungener Strömung Wärmeübertragung mit Zustandsänderung Verdampfung Kondensation Wärmedurchgang Wärmedurchgang durch eine ebene Wand Wärmedurchgang durch Rohrwände Wärmestrahlung Gesetzmäßigkeiten der Strahlung Strahlungsaustausch zwischen technischen Oberflächen Strahlungsaustausch zwischen zwei parallelen ebenen Flächen Strahlungsaustausch zwischen einem Körper und seiner Umhüllung Wärmeübertrager Darstellung einiger wichtiger Bauformen Berechnung der Wärmeübertrager Berechnung der Gleich- und Gegenstromwärmeübertrager Betriebscharakteristik der Wärmeübertrager Instationärer Wärmedurchgang in Rührwerken Beheizen und Kühlen Verwendete Formelzeichen Beheizen Brennstoffe Luftbedarf und Rauchgasvolumen Heizverfahren Kühlen Kälteerzeugung Kältemischungen und Kühlsolen Verdunstungskühlung Kälteanlagen Kaltluftanlagen Kaltdampfanlagen Absorptionskälteanlagen Dampfstrahlkälteanlagen 261

6 10. Stoffübertragung Verwendete Formelzeichen Arten der Stoffübertragung Molekularer Stofftransport Turbulenter Stofftransport Grundgesetze des molekularen und turbulenten Strofftransports Grundgesetze des molekularen Stofftransports Äquimolare Diffusion Einseitige Diffusion Nichtäquimolare Diffusion Turbulenter Stofftransport Ermittlung des Diffusionskoeffizienten Konvektiver Stofftransport Triebkraft und Austauschgeschwindigkeit Stoffübergangskoeffizienten Gleichung der Stoffübertragung Technische Modellvorstellungen zur Berechnung thermischer Trennprozesse Trocknung Verwendete Formelzeichen Anwendungsbereiche der Trocknung Feuchtebindung in Trockengütern Stoffbilanz der Trocknung Eigenschaften feuchter Luft Thermodynamisches Verhalten feuchter Luft h,x-diagramm für feuchte Luft Trocknungsvorgang im h,x-diagramm Ideale Trocknung Reale Trocknung Varianten des Trocknungsprozesses Trocknungsprozeß mit in dem Trockner erwärmter Luft Trocknungsprozeß mit Zwischenerwärmung der Luft Trocknungsprozeß mit Wiederverwendung der Abluft Geschwindigkeit des Trocknungsprozesses Gefriertrocknung Technische Trockner Auswahl der Trockner Gleich-, Gegen- und Kreuzstromtrocknung Einteilung der Trockner Destillation Verwendete Formelzeichen Prinzip der Destillation Destillationsmethoden 307

7 12.3. Phasengleichgewicht von Flüssigkeitsgemischen Zweistoffsysteme Gemische ohne konstante Siedetemperatur Gemische mit einem Maximum der Siedetemperatur Gemische mit einem Minimum der Siedetemperatur Teilweise lösliche Gemische Fast unlösliche Gemische Gleichstromdestillation Berechnungsgrundlagen Praktische Anwendung der Gleichstromdestillation Gegenstromdestillation Kontinuierliche Gegenstromdestillation Diskontinuierliche Gegenstromdestillation Wärmebilanzen Destillationskolonnen Bodenkolonnen Filmkolonnen Kolonnendestillation unter erschwerten Bedingungen Vakuumdestillation Trägerdampfdestillation Extraktive Destillation Mehrstoffdestillation Sorption Verwendete Formelzeichen Absorption Einführung und Definition Arbeitslinie bei der Absorption Minimales Trägerstoffverhältnis und Absorbensüberschußkoeffizient Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten Phasengleichgewichte Gleichgewichtslinie bei Absorptionsprozessen Bestimmung der theoretischen Trennstufenzahl für eine Absorptionskolonne Adsorption Adsorptionsisotherme Durchbruchskurven Periodische Adsorption Kontinuierliche Adsorption Extraktion Verwendete Formelzeichen Einführung Solventextraktion 367

8 Extraktionsdiagramme Hebelgesetz Nernstsches Verteilungsgesetz Berechnung von Extraktionsvorgängen mit Beladungen.... < Kreuzstromextraktion Gegenstromextraktion Trägerstoffverhältnis Berechnung von Extraktionsvorgängen im Dreiecksdiagramm Kreuzstromextraktion Gegenstromextraktion Extraktionsapparate Stoffumwandlung in Reaktoren Verwendete Formelzeichen Einführung Grundbegriffe und Definitionen Reaktionskinetische Betrachtungen Stöchiometrischer Koeffizient und Art der Reaktion Fortschreitungsgrad Umsatz und Stoffmengenbilanzen Zusammenhang zwischen Umsatz, Fortschreitungsgrad und Zusammensetzung Reaktionsgeschwindigkeit Einteilung der Reaktionen Technische Reaktoren Diskontinuierliche Reaktoren (Füllreaktoren) Kontinuierliche Reaktoren (Durchflußreaktoren) Mathematische Modellierung von Stoffveränderungen in technischen Reaktoren Idealer diskontinuierlicher Rührreaktor (Füllreaktor) Stoffbilanz Dimensionierung Idealer kontinuierlicher stationärer Rührreaktor (Durchflußreaktor) Stoffbilanz Dimensionierung Idealer stationärer Rohrreaktor Stoffbilanz Dimensionierung Thermisches Verhalten von Reaktoren Rührreaktoren Rohrreaktoren Reaktorstabilität Maßstabsvergrößerung bei chemischen Reaktoren 417

9 16. Schlußbetrachtung Literaturverzeichnis Sachwörterverzeichnis