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Thema

Wissenschaft Allgemein

Inhaltsverzeichnis

Vorwort
Häufig benutzte Formelzeichen
1 Allgemeine Grundlagen
1.1 Mechanische und thermische Verfahrenstechnik
1.2 Erhaltungssätze und Bilanzgleichungen
1.3 Exergiebilanzen
1.4 Konzentrationsmaße
1.5 Absatzweiser und kontinuierlicher Betrieb
1.6 Sicherheitsbetrachtungen
1.7 Einige Hinweise für die Literatursuche
2 Wärmetauscher
2.1 Einleitung
2.2 Bilanzgleichungen für Gleich-, Gegen- und Kreuzstrom
2.3 Wärmeübergang und Wärmedurchgang
2.4 Einführung dimensionsloser Kennzahlen
2.5 Gebrauchsformeln und Diagramme für den Wärmeübergang und den Druckverlust
2.6 Wirtschaftlichkeit
2.7 Konstruktives und Sonderbauarten
2.7.1 Rohrbündelwärmeaustauscher
2.7.2 Sonderbauarten (ohne Rohrbündel)
2.7.3 Einige allgemeine Richtlinien zur Konstruktion von Wärmeaustauschern
2.8 Beheizte Gefäße
2.8.1 Wasserdampf als Heizmittel
2.8.2 Induktionsheizung
2.8.3 Dielektische Heizung
2.9 Wärmeübertragungsmittel
2.10 Wärmeübertragung in der Wirbelschicht
2.10.1 Einleitung
2.10.2 Wärmeübertragung zwischen Fluid und Partikeln in der Wirbelschicht
2.10.3 Wärmeübertragung zwischen Gas/Feststoff-Wirbelschichten und Einbauten
2.10.4 Wirbelschicht-Wärmeübertrager
3 Verdampfer und Kondensatoren
3.1 Der Wärmeübergang beim Verdampfen
3.2 Bauarten von Verdampfern
3.3 Der Wärmeübergang beim Kondensieren
3.4 Bauarten von Kondensatoren
4 Grundlagen der Trennprozesse
4.1 Definitionen
4.2 Gasgemische
4.3 Die reversible Trennarbeit idealer Gasgemische
4.4 Aggregatszustandsänderungen von reinen Stoffen
4.5 Lösungen
4.5.1 Das Raoultsche Gesetz
4.5.2 Anwendung auf ideal verdünnte Salzlösungen
4.5.3 Mischungswärme
4.6 Enthalpie-Konzentrations-Diagramme
4.6.1 Das Hebelgesetz und die Mischungsgerade
4.6.2 Der Verlauf der Isothermen in der flüssigen und in der gasförmigen Phase
4.6.3 Der Verlauf der Isothermen im Zweiphasengebiet, Gleichgewichtsverhalten
4.7 Stoffdaten
4.7.1 Viskosität
4.7.2 Wärmeleitfähigkeit
4.7.3 Diffusionskoeffizient
4.7.4 Oberflächenspannung
4.7.5 Weitere Angaben
5 Zerlegung von Gemischen durch Verdampfer
5.1 Eindampfen und Verdampfen wäßriger Lösungen
5.1.1 Darstellung im h, w-Diagramm und Berechnung der Wärmemengen
5.1.2 Verbesserung der Wärmenutzung
5.2 Destillation
5.2.1 Zur Theorie der Lösungen
5.2.2 Die offene Destillation
6 Rektifikation
6.1 Einführung
6.2 Die Bilanzgerade im McCabe-Thiele-Diagramm
6.2.1 Die Verstärkungsgerade
6.2.2 Die Abtriebsgerade
6.3 Die Bodenkolonne
6.3.1 Aufbau einer Bodenkolonne
6.3.2 Die Zahl der theoretischen Böden
6.3.3 Das Verstärkungsverhältnis
6.3.4 Das Mindestrücklaufverhältnis
6.3.5 Berechnung einer vollständigen, stetig arbeitenden Bodenkolonne
6.3.6 Berechnung im h,w-Diagramm
6.3.7 Der Druckabfall in der Bodenkolonne
6.3.8 Kolonnenquerschnitt und Bodenabstand
6.4 Die Packungskolonne
6.4.1 Einführung
6.4.2 HETP, NTU, HTU und Kolonnenhöhe
6.4.3 Druckabfall und Belastbarkeit von Packungskolonnen
6.5 Spezielle Rektifikationsprozesse
6.5.1 Mehrstoffrektifikation
6.5.2 Rektifikation mit Hilfsstoffen
6.5.3 Rektifikation von Azeotropen
6.5.4 Reaktivdestillation
6.5.5 Molekulardestillation
7 Absorption und Gaswäsche
7.1 Einleitung und Definition
7.2 Grundlegende Beziehungen, Bilanzgerade
7.3 Allgemeine Anforderungen an ein Waschmittel
7.4 Phasengleichgewichte
7.4.1 Phasengleichgewichte von physikalisch lösenden Waschmitteln
7.4.2 Phasengleichgewichte von chemisch wirkenden Lösungsmitteln
7.4.3 Literaturangaben über Gleichgewichtsdaten
7.5 Stoffaustauschvorgänge
7.5.1 Zweifilmtheorie
7.5.2 Turbulenztheorien
7.6 Aufnahme der Absorptionswärme
7.7 Berechnung der theoretischen Bodenzahl
7.8 Bestimmung der Höhe von Packungskolonnen
7.8.1 Zahl und Höhe von Übergangseinheiten
7.9 Absorber
7.9.1 Rohrabsorber
7.9.2 Rieselabsorber
7.9.3 Gegenstromabsorptionskolonnen
7.9.4 Gleichstromabsorptionskolonnen
7.9.5 Absorber mit mechanischer Zerstäubung
7.10 Regeneration des Waschmittels
7.10.1 Regeneration durch Austreiben im inerten Gasstrom
7.10.2 Regeneration des Waschmittels durch Entspannen
7.10.3 Regeneration durch Auskochen
7.10.4 Beispiel eines Regenerationsprozesses
7.11 Bemerkungen zur Betriebsweise von Absorptionskolonnen
7.12 Absorptionsvorgang mit einem chemisch wirkenden Waschmittel
8 Extraktion/Hochdruckextraktion
8.1 Definitionen und Anwendungen
8.1.1 Anwendung der Flüssig/Flüssig-Extraktion
8.2 Gleichgewichte von Flüssig/Flüssig-Systemen
8.3 Durchführung der Extraktion
8.3.1 Absatzweise Extraktion
8.3.2 Kontinuierliche Gegenstromextraktion
8.4 Wahl des Extraktionsmittels
8.5 Berechnung der Gegenstromextraktion unter vereinfachenden Annahmen
8.6 Verfeinerte Berechnung der Gegenstromextraktion unter Berücksichtigung der gegenseitigen Löslichkeit von Abgeber und Aufnehmer
8.7 Bestimmung der Höhe von Füllkörperkolonnen
8.8 Wahl der dispersen und der kontinuierlichen Phase
8.9 Extraktionsapparate
8.9.1 Mischer-Abscheider (Mixer-Settler)
8.9.2 Sprühkolonnen
8.9.3 Füllkörperkolonnen
8.9.4 Bodenkolonnen
8.9.5 Rührkolonnen
8.9.6 Extraktoren (Zentrifugalextraktoren)
8.9.7 Auswahl der geeigneten Extraktionseinrichtung
8.10 Längsmischung in Flüssig/Flüssig-Extraktionskolonnen
8.10.1 Stufenmodell (Zellenmodell)
8.10.2 Backflow-Modell
8.10.3 Dispersionsmodell
8.11 Hochdruckextraktion
8.11.1 Einleitung
8.11.2 Eigenschaften verdichteter Gase
8.12 Beispiele von Extraktionsprozessen
8.12.1 Entfernen von Mercaptanen aus Kohlenwasserstoffen
8.12.2 Reinigung von Rohcaprolactam
9 Adsorption und Ionenaustausch
9.1 Allgemeines
9.2 Adsorption
9.2.1 Der Adsorptionsvorgang. Sorptionsisothermen
9.2.2 Die technischen Adsorbentien
9.2.3 Die Adsorption aus der Gasphase
9.2.4 Die Adsorption aus der flüssigen Phase
9.2.5 Chromatographie
9.3 Ionenaustausch
10 Trocknung fester Stoffe
10.1 Einleitung, Definitionen
10.2 Der feuchte Körper
10.2.1 Die Arten der Feuchtigkeitsbindung
10.2.2 Die Bewegung der Feuchtigkeit im Gut
10.3 Das feuchte Gas
10.3.1 Das h,X-Diagramm
10.3.2 Zur Anwendung des h,X-Diagramms
10.4 Die Wärmeübertragung an das feuchte Gut
10.4.1 Konvektionstrocknung
10.4.2 Kontakttrocknung
10.4.3 Strahlungstrocknung
10.4.4 Trocknung durch im Gut gespeicherte Wärme (adiabate Vakuumtrocknung)
10.4.5 Dielektrische Trocknung
10.5 Der Verlauf der Trocknung
10.5.1 Der erste Trocknungsabschnitt
10.5.2 Der Knickpunkt
10.5.3 Der zweite Trocknungsabschnitt
10.5.4 Der dritte Trocknungsabschnitt
10.5.5 Der Trocknungsverlauf unter technischen Bedingungen
10.6 Die technischen Trockner
10.6.1 Konvektionstrockner
10.6.2 Kontakttrockner
10.6.3 Trockner mit kombinierter Energienutzung
10.7 Gefriertrocknung
10.8 Kriterien zur Auswahl des optimalen Trocknungsverfahrens
11 Kristallisation
11.1 Allgemeines
11.2 Definitionen und Grundbegriffe
11.3 Löslichkeit
11.4 Lösungs- und Kristallisationswärme
11.5 Übersättigung und Keimbildung
11.6 Kristallisatoren
11.6.1 Verdampfungskristallisatoren
11.6.2 Kühlungskristallisatoren
11.6.3 Vakuumkristallisatoren
11.7 Schmelzkristallisation
11.7.1 Suspensionskristallisation
11.7.2 Schichtkristallisation
11.8 Weitere Kristallisationsverfahren
11.8.1 Adduktive Kristallisation
11.8.2 Zonenschmelzen
11.8.3 Züchtung spezieller Kristalle
12 Membrantrennverfahren
12.1 Einleitung
12.1.1 Begriffe
12.1.2 Membranmaterialien
12.2 Stofftransport durch Membranen
12.2.1 Porenflußmodell
12.2.2 Lösungsdiffusionsmodell
12.2.3 Verfahrenstechnische Grenzen
12.3 Membranprozesse
12.3.1 Einleitung
12.3.2 Mikrofiltration
12.3.3 Ultrafiltration
12.3.4 Nanofiltration
12.3.5 Umkehrosmose
12.3.6 Dialyse
12.3.7 Elektrodialyse
12.3.8 Pervaporation
12.3.9 Gaspermeation
12.3.10 Membrandestillation
12.3.11 Flüssigmembrantechnik
12.4 Modulkonstruktionen
12.5 Verfahrenstechnische Probleme
13 Verweilzeit und Verweilzeitspektrum
13.1 Verweilzeitspektrum und mittlere Verweilzeit
13.2 Die Übergangsfunktion
13.3 Frequenzgangdarstellung des Verweilzeitverhaltens
13.4 Verweilzeitverhalten und Längsmischung
13.5 Charakterisierung von Verweilzeitspektren
14 Das chemische Gleichgewicht
14.1 Einleitung
14.2 Erster und zweiter Hauptsatz, Reaktionsenthalpie und -energie
14.3 Das Massenwirkungsgesetz
14.4 Anwendungen des Massenwirkungsgesetzes
14.5 Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf chemische Reaktionen
14.6 Arbeitsleistung chemischer Reaktionen, Triebkraft
14.7 Berechnung der Reversiblen Arbeit chemischer Reaktionen mit Hilfe der Entropie (Nernstscher Wärmesatz)
14.8 Die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten
15 Reaktionskinetik
15.1 Einleitung
15.2 Geschwindigkeitsausdruck und Reaktionsordnung
15.3 Die Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit
15.4 Die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten
15.5 Reaktionsbeispiele
15.6 Zusammengesetzte Reaktionen
15.7 Polymerisationen
15.8 Explosionen
15.9 Heterogene Reaktionen
15.10 Die Katalyse
Anhang zu Kapitel 15
16 Reaktoren
16.1 Einleitung
16.2 Einteilung der Reaktoren
16.3 Chargenweiser und kontinuierlicher Betrieb
16.4 Die drei Stufen der Reaktionskinetik
16.5 Dimensionierung von Reaktoren
16.5.1 Der homogene, instationäre Rührkessel
16.5.2 Der homogene, stationäre Rührkessel
16.5.3 Die Rührkesselkaskade
16.5.4 Das Reaktionsrohr
16.6 Wärmeumsatz und Stabilität von Reaktoren
16.7 Rückführungen
16.8 Der Einfluß des Druckabfalls und des Verweilzeitspektrums
Lösungen zu den Aufgaben
Literaturverzeichnis
Register