33

Verfahrenstechnik (Fach) / KURVA MNCH (Lektion)

Diese Lektion wurde von HeiniBoy erstellt.

Lektion lernen

zurück  |  weiter 1 / 1

• Definition Verfahrenstechnik Verfahrenstechnik = Stoffumwandlungstechnik Bezeichnet alle technische Prozesse, in denen aus einem Roh-oder Ausgangsmaterial durch chemisch-physikalische oder biologische Prozesse ein Endprodukt geschaffen wird. Sie steht zwischen dem Abbau von Rohstoffen und dem fertigen Produkt.
• Definieren sie alle Berecheiche der VT ung geben sie 3 Bereiche (Beispiele) Mechanische VT: Stoffumwandlungsprozesse durch mechanische Einwirkungen; z.B. Agglomerieren, Mischen, Sedimentieren, Zerkleiner,Trennen Thermische VT: Stofffumwandlungsprozesse durch thermische Einwirkung, z.B. Verbrennung, Destillieren, Verdampfen; Kristallisation, Absroption, Adsorption Chemische VT: Stoffumwandlungsprozesse durch chemische Reaktion, z.B. thermsiche Reationsverfahren (Brennen;Rösten, Kalzinieren) oder katalytische Reaktionsverfahren Biologische VT
• Definieren Sie die Begriffe: Apparat, Armaturen, Anlage, Werk - Apparate sind technische Gebilde, in denen Stoffe umgewandelt, behandelt, transportiert odergelagert werden. Im Inneren des Apparates werden die für die Stoffumwandlung erforderlichenBetriebsbedingungen geschaffen - Armaturen sind Einrichtungen zum Steuern, Regeln und Messen des Durchflussstoffes z.B.Ventile, Schieber, Klappen, Hähne, Sicherheitsventile, Druckminderer - Als Anlagen bezeichnet man die Gesamtheit aller Apparate zur Durchführung eines Verfahrens -Als Werk bezeichnet man einen örtlichen Zusammenschluss aus verscheidenen Betrieben innerhalb eines Standorts
• Definieren sie Grundverfahren; Verfahren Ein Grundverfahren ist der einfachste Vorgang bei der verfahrenstechnischen Durchführung. Beieinem Grundverfahren verlaufen die Stoffumwandlungsvorgänge stets nach den gleichenwissenschaftlichen Prinzipien in den gleichen technischen Einrichtungen unabhängig davon ab,welches Produkt in dem Gesamtprozess erzeugt wird - Ein Verfahren ist ein Ablauf von physikalischen, chemischen oder biologischen Vorgängen zurGewinnung oder Beseitigung von Produkten. Verfahren bestehen aus einer Kombinationaustauschbarer Grundverfahren.
• Definition/Anwendungsbereich Fließbild DIN 28004 Ein Fließsbild sit die zeichnerische Darstellung vom Ablauf und Funktion der Anlage. Es ist eine mit Hilfe von Bild- und Schriftzeichen vereinfachtezeichnerische Darstellung von Funktion, Physik und Aufbau von Verfahren. Sie dienen zur Verständigung und sollten deshalb möglichst übersichtlich dargestellt werden.Anwendungsbereiche: Chemie, Mechanik, Thermik, usw.
• Erklären Sie das Symbol. Welche Größen werden gemessen, was passiert mit dem Ergebnis? Was bedeuten die Zahlen? Das Fließbild ist nach DIN 28004, die zeichnerische Darstellung voneiner MSR-Einrichtung:P - Druck, C - Regelung, 301 - Sensornummer, lokale Anzeige vor Ort
• Benennen und erklären Sie die 3 Fließbildvarianten Grundfließbild: Ist die Darstellung eines Verfahrens in einfachster Form. Es zeigt die Anlage mit Hilfe von Rechtecken (Verfahrensstufen, Anlagenteile,…), die durch Linien oder Pfeile (Stoffe, Energie,oder Energieträger) verbunden sind. Verfahrensfließbild: Zeigt das Verfahren detaillierter, weniger abstrakt und mit mehr Informationen als das Grundfließbild. Alle Anlagenteile werden durch Bildzeichen nach DIN 28004 Teil 3 dargestelltund durch Kurzzeichen nach Teil 4 bezeichnet. Rohrleitungs- und Instrumentenfließbild (RI – Fließbild): Stellt die technische Ausrüstung einerAnlage dar. Es basiert auf dem Grundfließbild und illustriert durch graphische Symbole die technische Realisierung eines Verfahrens.
• Was ist ein „disperses System“ und in welchem Zusammenhang steht es mit den Begriffen „Partikel“ und „Partikelkollektiv“? Dispersion: ein aus mehreren Phasen bestehendes Stoffsystem. Ein heterogenes Gemenge, die sich nicht oder kaum inneinander Lösen. Eine Phase verteilt sich ser fein(Dispergiert) in der anderen,der kontinuierlichen Phase (Dispersionsmittel oder Trägerphase). Partikel sind die einzelnen Elemente der dispersen Phase, das Partikekollektiv stellt die Gesamtheit aller Partikel des dispersen Systems. Haben die Partikel gleiche Eigenschaften, sind sie monodispers, sind sie verscheiden, dann spricht man von polydispers.
• Auf was bezieht man sich in der Partikeltechnik bei der Beschreibung des Dispersionszustandes und warum ist dies so wichtig? Der Dispersionszustand wird anhand der Partikelgröße und -form beschrieben. Es beeinflusst die Eigenschaften (disperse Phasen) der einzelnen Partikel als auch des Partikelverbandes (Partikelkollektiv). Daher sind einerseits die Kenntnis der Partikelgröße und anderseits deren Verteilung in einem Kollektiv für die weitergehenden Prozesse entscheidend.
• Wodurch können allgemein die Eigenschaften von Partikeln in dispersen Systemen charakterisiert werden? Die Eigenschaften von Partikeln in dispersen Systemen können mithilfe von Feinheitsmerkmalen wie z. B.: -geometrische Partikelabmessung( Durchmesser, Volumen, Nennmaschenweite (Siebung)) -Projektionsfläche -Sinkgeschwindigkeit -Masse -Streulichtintensität
• Anzeige
• Was wird in der Partikeltechnik mit qr(x) und Qr(x) bezeichnet? Zeichnen Sie eine Skizze. Was kann für r eingesetzt werden? Frage 10 qr(x) ist die Verteilungsdichte. (Wie Wahrscheinlich ist ein Partikel x groß)Qr(x) ist die Verteilungssumme. Entsteht aus der Integration der Verteilungsdichte.(Die Summe aller Teilchen bis zur Größe x) Der Index r kann stehen für:r = 0 Anzahlbezogene…r = 1 Längenbezogene…r = 2 Oberflächenbezogene…r = 3 Volumenbezogene/Massenbezogene……Verteilungsdichte/Verteilungssumme
• Von was hängt die Sinkgeschwindigkeit eines Partikels ab? -Dichte des Partikels -Partikelpberfläche -Dichte des Fluids -Viskosität des Fluids -Schwerebeschlungigung (erd bzw. Zentrifugalbeschleunigung)
• Wie können die Eigenschaften (z. B. die Form) von unregelmäßig geformten Partikeln beschrieben werdenß Die Eigenschaften eines unregelmäßig geformten Partikels können mithilfe des sogenanntenÄquivalentdurchmessers beschrieben werden. Er entspricht dem Durchmesser einer Kugel, die unter gleichen physikalischen Bedingungen den gleichen Wert für ein Feinheitsmerkmal liefert wie das unregelmäßig geformte Partikel.
• Welche Äquivalentdurchmesser können unterschieden werden bzw. welcher wird verwendet? Äquivalentdurchmesser der oberflächengleichen Kugel xSÄquivalentdurchmesser der projektionsflächengleichen Kugel xMÄquivalentdurchmesser der volumengleichen Kugel xVÄquivalentdurchmesser der Kugel mit gleichen Sinkgeschwindigkeit (Stokesdurchmesser) xST Es wird derjenige Äquivalentdurchmesser als Berechnungsgrundlage verwendet, der durch eineMessung ermittelt wurde, die dem späteren Verwendungszweck am ehesten entspricht.
• Was ist ein SAUTER-Durchmesser? Woraus ergibt er sich? Welche Bedeutung hat sein Index? Sauter-Durchmesser ist ein Äquivalentdurchmesser, der die Form des gesamten Partikelkollektivs durch eine Kugel gleicher Oberfläche und und gleichen Volumens repräsentiert. Er ergibt sich aus der Verknüpfung aus : Kugelvolumen V=(d³*¶)/6 und Kugeloberfläche A=d²*¶ Sauter-Durchmesser = Verknüfpung aus Kugelvolumen- und oberfläche:
   x32=(Vkugel/Voberfläche)*6   Der Index „32“ ergibt sich aus den verknüpften Dimensionen 3 → Volumen, 2 → Fläche
• Definition Dispersion siehe Frage 15.
• 16.Beschreiben sie die geometrischen Partikelmerkmale Siehe Frage 16.) XFE- FERET – Durchmesser:Abstand zwischen zwei parallelen TangentenXMa- Martin – Durchmesser:Sehne, die die Projektionsfläche in 2 gleicheTeile trenntXc,max – maximale Sehnenlänge
• Welche Arten der Zerteilung können für Stoffe in den drei Aggregatzuständen vorliegend unterschieden werden? Feststoffe: durch Brechen oder Mahlen Flüssigkeiten: Zerteilung durch Berieseln, Zerspritzen oder Zerstäuben (Sprühen) Gasen: Verteilung durch Begasung
• Nennen sie 3 Vorteile der Zerteilung von Feststoffen -Vergrößerung der Reaktionsoberfläche=>schnellere und Intensivere Reaktion -Bessere Dosierbarkeit -höhere Schüttdichten möglich( Lagerung) -bessere Transport- und Lagermöglichkeit -abtrennen unerwünschter Komponenten
• Wann wird eine Zerkleinerung durch Brechen, wann durch Mahlen realisiert und geben sie die Bereiche für die Zerkleinerungsarten und deren Produkte an? Brechen: Grobzerteilung bei Korngrößen zwischen xP = 0,5 mm und xP > 50 mm Mahlen: Feinzerteilung bei Korngrößen zwischen xP = 0,5 mm und xP < 0,005 mm <0,005 = Feinstmahlen => Feinstpuder0,005 mm bis 0,05 mm = Feinmahlen => Puder0,05 mm bis 0,5 mm = Mahlen => Pulver0,5 mm bis 5 mm = Schrottern => Granulat5 mm bis 50 mm = Feinbrechen => Splitt>50 mm = Grobbrechen => Brocke
• Nennen Sie 3 Ziele der Zerkleinerung - Vorbereitung auf chemische / biologische Reaktionsverfahren,- Vorbereitung von Rohstoffen auf Trennverfahren,- Herstellung einer für die Endproduktqualität erforderlichen Teilchengröße.
• Was gibt der Zerkleinerungsgrad an? Verhältnis einer charakteristischen Feststoffgröße vor und nach dem Zerkleinerungsvorgang. n = Xa/Xe =Aufgabekorngröße(davor)/Endkorngröße (danach)
• Bis zu welcher Partikelgröße ist eine mechanische Zerkleinerung möglich? (Begründung) Kolloidmahlen > 0,005mmDesto kleiner die Partikel desto größer wird die Reibung beim Zerkleinern.=> Der Wirkungsgrad wird umso kleiner und weitere Zerkleinerung ist unwirtschaftlich.
• Sie haben 3 Zerkleinerungsapparate: Einen mit Prallplatten, einen Zahnradbrecher und einen der mit Klingen/Schneiden arbeitet. Geben Sie an, welche Stoffe sie mit dem jeweiligen Apparat zerkleinern können? Welche Schlussfolgerung können Sie aus dem Beispiel ziehen? Prallplatten: Geeignet für spröde Stoffe, die „Stoßempfindlich“ sind. (z.B. Keramiken) Zahnradbrecher: Geeignet für mechanisch hoch belastbare Stoffe. (z.B. Erze) Klingen/Schneiden: Geeignet für weiche Materialien. (z.B. Getreide) Schlussfolgerung:Es gibt kein ideales Zerkleinerungsverfahren, man muss das Verfahren und den Apparat anhand der physikalischen Eigenschaften des Stoffes der Zerkleinert werden soll auswählen.
• Was ist eine Kugelmühle? Wie ist sie aufgebaut und wie funktioniert sie? Die Kugelmühle ist ein Zerkleinerungsapparat. Er besteht auseinen Zylinder der in Rotation versetzt wird, in dem das Mahlgutmit den Mahlkörpern (meist Kugeln) gegeben wird.Vorteil: Keine direkte Verbindung von Antrieb undMahlgut (Schutz des Antriebs)
• Benennen Sie kurz die Zerkleinerungen nach Mohshärte und jeweils 2. Beispielstoffe. (Tipp die Intervalle (Mohshärte) sind 1-2, 3-4 und 5-10) 1 – 2: Weichzerkleinerung (Getreide, Kunststoffe)3 – 4: Mittelhartzerkleinerung (Kohle, Salze)5 – 10: Hartzerkleinerung (Erze, Mineralien)
• Zeigen Sie anhand einer Skizze, wie sich ein hoher Zerkleinerungsgrad wirtschaftlich realisieren lässt? Nennen Sie einen Vorteil dieser Methode? Mehrere Brecher und Mühlen werden in Reihe geschaltet.Zwischen diesen werden Siebe mit Rückführeinrichtungeneingebaut.Vorteil: Durch die Siebe wird das Feingut weitergegeben,das Grobgut zurückgeführt und nochmals gebrochen.
• Nennen Sie das Ziel der Flüssigkeitszerteilung und dessen besondere Bedeutung. Ziel: Grundsätzlich versucht man mit der Flüssigkeitszerteilung die Oberfläche zu vergrößern.Besondere Bedeutung für:- Chemische Reaktion zwischen Flüssigkeiten und Gasen- Absorption von Gasen und Gasgemischen durch Flüssigkeiten- Nassabscheidung von Fremdstoffen und Gasen- Wärmeübertragung an Flüssigkeiten- Trennung von Flüssigkeitsgemischen durch Rektifikation und Extraktion
• Erläutern Sie die grundsätzliche Einteilung der Flüssigkeitszerteilung. 1. Berieselung: Zerteilung der Flüssigkeit in einzelne Strahlen, Bäche, Netze,Filme, große Tropfen 2. Zerspritzung: aus einer Flüssigkeitsoberfläche werden Flüssigkeitsteilchen(Spritzer, Strahlen, Tropfen) herausgelöst. Tropfengröße näher nicht definiert 3. Zerstäubung: Zerlegung in feine und feinste Tropfen (0,001 – 1 mmDurchmesser) => große spezifische OberflächeSpezifische Oberfläche steigt nach unten!
• Grenzen Sie das Verfahren Berieselung von dem Verfahren Zerstäubung ab. Bei der Berieselung werden Flüssigkeitsströme erzeugt (entweder in Strahlen, Bächen oderTropfenform), die keine große spezifische Oberfläche haben. Diese Methode lässt sich im Gegensatz zur Zerstäubung nicht berechnen. Bei der Zerstäubung hat man durch die hohen Drücke und die verengten Querschnitte einen kontrollierten Prozess.
• Anzeige
• Zur Flüssigkeitszerteilung werden oft (klassische) Düsen eingesetzt. Erklären sie den grundsätzlichen Aufbau und Funktionsweise Düsen. Geben sie auch Vor- und Nachteile an. In welche der 3 Hauptgruppen der Flüssigkeitszerteilung gehören Düsen? Düsen sind das Paradebeispiel für die Zerstäubung. Durch den verengten Querschnitt wird der Druckin Geschwindigkeit umgewandelt. Es entsteht eine große Oberfläche. Tröpfchengröße (1μm – 1mm)- Zerstäubung allein durch Flüssigkeitsdruck (2-20bar)- Flüssigkeit gelangt durch tangentialen bzw. spiralförmigen Zulauf zur Düsenmündung- Für alle Größenordnungen an Volumendurchsatz möglich Vorteil: Druckdüsen sind einfach und billig Nachteil: Verstopfungsgefahr, Erosionsgefahr
• Wie lautet die van‘t Hoff’sche Regel? Steigerung der Temperatur um 10K verdoppelt die Reaktionsgeschwindigkeit. (Näherungsregel!)
• Wie lautet das allgemeine Geschwindigkeitsgesetz einer chem. Reaktion r= k*CA^N

zurück  |  weiter 1 / 1