Burkhard Lohrengel - Verfahrenstechnik für Dummies

6 Teil I: Verfahrenstechnik – einige Grundlagen, damit Sie sich nicht verfahren Kapitel 1: Verfahrenstechnik – was ist das eigentlich? Verfahrenstechnik, die Stoffumwandlungstechnik Prozesse in Unit Operations zerlegen Thermische und mechanische Verfahren Geschichte der Verfahrenstechnik Kapitel 2: Aggregatzustände Phasen und Gemische Grundlegende Überlegungen zu Aggregatzuständen Teilchenmodell zur Beschreibung der Aggregatzustände Phasenübergänge Kapitel 3: Konzentrationen Phasen werden durchgemischt Wie konzentriert soll's denn sein? Kapitel 4: Systeme, Zustände und Prozesse System Seltsame Zustände sind das Prozesse Kapitel 5: Bilanzen Bilanzgrundlagen Was hätten Sie denn gern bilanziert? Raum für Bilanzen Bilanzzeitraum Aufstellen einer Bilanz Kapitel 6: Thermodynamische Grundlagen Definition Thermodynamik 0. Hauptsatz der Thermodynamik 1. Hauptsatz der Thermodynamik 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme Kalorische Zustandsgleichung 2. Hauptsatz 3. Hauptsatz Kapitel 7: Kennzeichnung von Partikeln Äquivalentdurchmesser Darstellung von Partikelgrößenverteilungen Einfluss der Mengenart auf die Partikelgrößenverteilung

7 Teil II: Wärmeübertragung – der Kälte den Kampf angesagt Kapitel 8: Grundlagen der Wärmeübertragung Grundlagen der Wärmeübertragung Temperatur Wärmestrom und Wärmestromdichte Arten der Wärmeübertragung Kapitel 9: Wärmeleitung Stationäre und instationäre Wärmeleitung Stationäre Wärmeleitung durch eine ebene Wand Stationäre Wärmeleitung durch mehrschichtige ebene Wände Wärmeleitung durch zylindrische Wände Kapitel 10: Konvektiver Wärmeübergang Grundlagen des konvektiven Wärmetransports Wärmeübergang Wärmedurchgang Kapitel 11: Wärmeübertragung durch Strahlung Grundbegriffe der Temperaturstrahlung Durch Strahlung übertragene Wärmemenge Wärmestrahlung zwischen Körpern Kapitel 12: Wärmeübertrager Einteilung Wärmeübertrager Bauarten von Rekuperatoren Auslegung von Rekuperatoren Heiz- und Kühlmedien Kapitel 13: Zweiphasen-Wärmeübergang Kondensation Sieden

8 Teil III: Thermische Verfahrenstechnik – Trennung wegen Überhitzung Kapitel 14: Thermische Trennverfahren Thermische und physikalisch-chemische Trennverfahren Überblick über Thermische Trennverfahren Kapitel 15: Physikalisch-chemische Trennverfahren Absorption Extraktion Adsorption Membranverfahren Kapitel 16: Gleichgewicht Ist Gleichgewicht für uns Menschen wichtig? Grundlagen der Gleichgewichtsberechnung Das Phasengleichgewicht Gasphase-Flüssigphase Gleichgewicht für Absorption Gleichgewicht für Rektifikation Phasengleichgewicht Flüssigphase-Flüssigphase Kapitel 17: Auslegung thermischer Trennverfahren – das Modell der theoretischen Trennstufen Das Modell der theoretischen Trennstufe Kolonneneinbauten Kapitel 18: Auslegung thermischer Trennverfahren – Stofftransport und HTU/NTU-Modell Berechnung der Kolonnenhöhe Grundlagen des Stofftransports Stoffdurchgang durch Grenzflächen HTU/NTU-Modell Kapitel 19: Trocknung Prinzip der Trocknung Technische Trocknung feuchter Güter Trockner

9 Teil IV: Mechanische Verfahrenstechnik – Kräfte bringen Teilchen in Schwung Kapitel 20: Mechanische Trennverfahren Grundoperationen der mechanischen Verfahrenstechnik Grundlagen mechanischer Trennverfahren Sedimentation Filtrieren Klassieren Kapitel 21: Mischen Übersicht über Mischverfahren Kennzeichnung des Mischungszustands Mischapparate Kapitel 22: Zerteilprozesse Feststoffzerkleinerung Flüssigkeitszerstäubung Kapitel 23: Agglomerieren Grundlagen der Agglomeration Aufbauagglomeration Pressagglomeration Sintern Agglomeration in flüssiger Phase

10 Teil V: Der Top-Ten-Teil Kapitel 24: Zehn wichtige Personen der Verfahrenstechnik Celsius Dalton Fourier Henry Fick Raoult Reynolds Nußelt Carl Bosch Kirschbaum

11 Stichwortverzeichnis

12 End User License Agreement

1 Kapitel 1 Tabelle 1.1 Unit Operations der Verfahrenstechnik (Beispiele)

2 Kapitel 2 Tabelle 2.1 Realgasfaktoren für Luft

3 Kapitel 3 Tabelle 3.1 Umrechnungsbeziehungen

4 Kapitel 7Tabelle 7.1 Rechenbeispiel Siebanalyse

5 Kapitel 14Tabelle 14.1 Übersicht über thermische und physikalisch-chemische Trennverfahre...

6 Kapitel 20Tabelle 20.1 ISO-Klassen für Reinräume

1 Kapitel 1 Abbildung 1.1 Herstellung von Endprodukten Abbildung 1.2 Einteilung der Stoffumwandlungsverfahren Abbildung 1.3 Verfahrenskette der Stoffumwandlung Abbildung 1.4 Unit Operations am Beispiel eines Kohlekraftwerks (E... Abbildung 1.5 Thermische und mechanische Trennverfahren am Beispie... Abbildung 1.6 Weinklärung in der Antike Abbildung 1.7 Aufbau einer ursprünglichen Destilliervorrichtung Abbildung 1.8 Historische Flugstaubkammer Abbildung 1.9 Abluftreinigung einer Ultramarinfabrik

2 Kapitel 2 Abbildung 2.1 Homogene und heterogene Gemische Abbildung 2.2 Allgemeine Form eines Phasendiagramms Abbildung 2.3 Übergänge zwischen den drei Aggregatzuständen Abbildung 2.4 p , T -Diagramm für Wasser Abbildung 2.5 Anomalie des Wassers Abbildung 2.6 Teilchenmodell eines Gases Abbildung 2.7 Verhalten von idealen Gasen Abbildung 2.8 Beispiel für das ideale Gasgesetz Abbildung 2.9 Gesetz von Avogadro Abbildung 2.10 Periodensystem der Elemente mit Aluminium Abbildung 2.11 Partialdruck Abbildung 2.12 Wasserdampfgehalt der Luft in Abhängigkeit von der... Abbildung 2.13 Beispielhaftes Verhalten eines realen Gases Abbildung 2.14 Teilchenmodell einer Flüssigkeit Abbildung 2.15 Teilchenmodell eines Feststoffs Abbildung 2.16 Partikelformen Abbildung 2.17 Phasenübergänge am Beispiel von Wasser Abbildung 2.18 Zustandsänderung von Wasser bei Wärmezufuhr Abbildung 2.19 Dampfdruckkurven von Wasser, Ethylalkohol (C 2H 5OH)... Abbildung 2.20 Dampfdruck

3 Kapitel 3 Abbildung 3.1 Mischphasen Abbildung 3.2 Massenanteil Abbildung 3.3 Stoffmengenanteile und Beladungen am Beispiel des St... Abbildung 3.4 Volumenanteil

4 Kapitel 4 Abbildung 4.1 System und Umgebung Abbildung 4.2 Offenes und geschlossenes System Abbildung 4.3 Zustandsgrößen am Beispiel eines Wasserfalls Abbildung 4.4 p , V -Diagramm

5 Kapitel 5 Abbildung 5.1 Allgemeines BilanzierungsschemaAbbildung 5.2 ErhaltungssatzAbbildung 5.3 Stationäre und instationäre BilanzenAbbildung 5.4 Bilanzen der Verfahrenstechnik

6 Kapitel 6Abbildung 6.1 0. Hauptsatz der ThermodynamikAbbildung 6.2 Innere Energie eines geschlossenen SystemsAbbildung 6.3 Offenes SystemAbbildung 6.4 WärmeaustauschrichtungAbbildung 6.5 Irreversible ProzesseAbbildung 6.6 Reversible und irreversible Zustandsänderung

7 Kapitel 7Abbildung 7.1 Problematik bei der DurchmesserbestimmungAbbildung 7.2 Sinkgeschwindigkeit als Feinheitsmerkmal für Partike...Abbildung 7.3 Äquivalentdurchmesser der sinkgeschwindigkeitsgleich...Abbildung 7.4 Projektionsflächengleiche KugelAbbildung 7.5 Volumengleicher ÄquivalentdurchmesserAbbildung 7.6 Äquivalentdurchmesser bei der SiebungAbbildung 7.7 Verteilungssummenkurve Q r( d )Abbildung 7.8 Ermittlung einer Q 0-Verteilungssummenkurve am Beispi...Abbildung 7.9 Verteilungsdichtekurve q r( d )Abbildung 7.10 SiebanalyseAbbildung 7.11 Auswertung der SiebanalyseAbbildung 7.12 Zusammenhang zwischen Verteilungsdichte- und Verte...Abbildung 7.13 Einfluss der Mengenart auf die Darstellung von Par...Abbildung 7.14 Verteilungssummenkurven für Anzahl Q 0und Masse Q 3Abbildung 7.15 Verteilungssummen- und Verteilungsdichtekurven für...

8 Kapitel 8Abbildung 8.1 WärmeübertragungAbbildung 8.2 Beispiele zum WärmetransportAbbildung 8.3 Verhinderung des Wärmetransports durch IsolationAbbildung 8.4 Energielabel KühlschrankAbbildung 8.5 TemperaturskalenAbbildung 8.6 Möglichkeiten der WärmeübertragungAbbildung 8.7 Veranschaulichung von Strahlung, Konvektion und Leit...Abbildung 8.8 WärmeleitungAbbildung 8.9 Freie und erzwungene KonvektionAbbildung 8.10 Freie KonvektionAbbildung 8.11 Erzwungene KonvektionAbbildung 8.12 WärmestrahlungAbbildung 8.13 Beispiele Wärmestrahlung