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Thermische Verfahrenstechnik (Subject) / Lektion 1 (Lesson)
- Kapitel 5 Rektifikation 5.01 Was ist eine Rektifikation? Bei der Rektifikation werden Flüssigkeiten mit zwei oder mehr Komponenten durch mehrfache Verdampfung und Kondensation getrennt.Hierbei spielt die Siedetemperatur der einzelnen Komponenten eine sehr wichtige Rolle. Je weiter auseinander die Siedetemperatur, desto einfacher die Trennung. Die sich wiederholenden Vorgänge finden in einer vertikalen Kolonne statt, in der der aufsteigende Dampfstrom und der herabfließende Kondensatstrom (Gegenstromprinzip) im ständigen Stoff- und Wärmeaustausch stehen. Die Triebkraft ist, wie für jeden thermischen Trennprozess, das Streben nach Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts zwischen allen im Bilanzraum auftretenden Phasen
- Kapitel 5 Rektifikation 5.02 Was unterscheidet eine Rektifikation von einer Destillation? Rektifikation ist die durch mehrere Trennstufen gekennzeichnete Destillation. Am Kopf der Rektifikation wird der Leichtsieder als Destillat gewonnen, während im Sumpf der Kolonne der Schwersieder gewonnen wird. Mit Leichtsieder und Schwersieder können einzelne Stoffe, aber auch mehrere Stoffe gemeinsam gemeint sein
- Kapitel 5 Rektifikation 5.09 Welchen Einfluss auf die Trennung hat der Zustand (siedend, unterkühlt,...) des Feeds (Zulaufs)? (+Zeichnung) Je größer e, desto energieärmer das Feed. 1) überhitzter Dampf e<0 2) gesättigter Dampf e=0 3) nasser Dampf 0<e<1 4) siedende Flüssigkeit e=1 5) unterkühlte Flüssigkeit e>1
- Kapitel 5 Rektifikation 5.10 Erklären Sie das Prinzip des McCabe-Thiele Verfahrens und zeigen Sie dessen Grenzzustände. (minimale Bodenzahl, minimales Rücklaufverhältnis) (+ Zeichnung) Ein einfaches Verfahren zur grafischen Ermittlung der theoretischen Trennstufenzahl ist das McCabe-Thiele-Verfahren. Dieses Verfahren ist aber nur für binäre Systeme anwendbar. Das Berechnungsverfahren beruht auf der Lösung der Mengenbilanz unter Anwendung des Gleichgewichtsdiagramms, wobei die Enthalpiebilanz vernachlässigt wird. Bei diesem Verfahren werden verschiedene Geraden in das Gleichgewichtsdiagramm der zu trennenden Komponenten konstruiert, um dann ausgehend von diesen Geraden und der Gleichgewichtskurve ein Stufensystem einzuzeichnen. Die Anzahl der Stufen lässt sich durch einfaches Auszählen bestimmen und gibt die Anzahl der benötigten theoretischen Trennstufen für das gegebene Trennproblem wieder. Die zu konstruierenden Geraden sind:VerstärkungsgeradeAbtriebsgeradeSchnittpunktgerade minimale Bodenzahl: Je größer die Verstärkungsgerade, desto weniger Trennstufen und desto kleiner die Bodenzahl minimales Rücklaufverhältnis: Hier berühren sich die Bilanzgerade und die Gleichgewichtslinie
- Kapitel 5 Rektifikation 5.11 Was besagt das Rücklaufverhältnis? Das Rücklaufverhältnis bestimmt, wie viel Flüssigkeir im Verstärkerteil der Kolonne nach unten strömt. Fahre ich keinen Rücklauf, läuft dieser Teil "trocken" und ich habe keine Trennwirkung. Ich muss also stehts einen Rücklauf einstellen. Je größer das Rücklaufverhältnis, desto steiler die Verstärkungsgerade, desto weniger Stufem benötige ich, um die gewünschte Reinhiet zu erreichen. Generell gilt: Je größer v, desto kleiner n. Das senkt die Baukosten, erhöht aber die Betriebskosten, da ich mehr Flüssigkeit im "Kreis" fahre. Es gibt ein kostenbedingtes Optimum.
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