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E-Book

Thermische Verfahrenstechnik

Grundlagen und Methoden

AutorAlfons Mersmann, Johann Stichlmair, Matthias Kind
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl644 Seiten
ISBN9783540280521
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis179,99 EUR

Die Neuauflage hält am bewährten und anerkannten Konzept der Vorauflage fest: ein Grundlagenwerk zum Einsatz in der universitären Lehre, aber vor allem ein Nachschlagewerk für den Beruf zum tieferen Verständnis der verfahrenstechnischen Zusammenhänge. Gegenüber der Vorauflage wurde das Werk allerdings erheblich erweitert sowie durch aktuelle Forschungsergebnisse und ein Kapitel zur konzeptuellen Prozessentwicklung ergänzt.

Die Grundverfahren werden auf der Basis der Thermodynamik, der Wärme- und Stoffübertragung und der Fluiddynamik übergreifend dargestellt. Damit erhält der Praktiker erste Informationen über die Auswahl, die Auslegung und den Betrieb von Apparaten. Nach einer komprimierten Darstellung wichtiger Grundlagen werden u.a. das Destillieren, die Rektifikation, die Absorption, die Kristallisation und die Adsorption behandelt. Es wird aufgezeigt, wie sich grundlagenorientierte Berechnungsansätze für fluiddynamische und kinetische Vorgänge in bekannten und neuen Apparaten finden lassen.



Prof. Dr.-Ing. Arnold Mersmann war Inhaber des Lehrstuhls für Verfahrenstechnik der TU München mit den Forschungsgebieten Mehrphasenströmungen und Feststoffgrenzflächen. 

Prof. Dr.-Ing. Matthias Kind ist Leiter des Instituts für Thermische Verfahrenstechnik an der Universität Karlsruhe. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Prozessentwicklung und Produktgestaltung, vor allem mittels Kristallisation und Fällung.

Prof. Dr.-Ing. Johann Stichlmair ist Inhaber des Lehrstuhls für Fluidverfahrenstechnik an der TU München. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Prozesssynthese und die Apparatedimensionierung in der Thermischen Verfahrenstechnik.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
Formelzeichen13
Einleitung22
1 Phasengleichgewichte26
1.1 Flüssigkeit/Gas-Systeme27
1.1.1 Verhalten reiner Stoffe27
1.1.2 Verhalten von binären Gemischen35
1.1.3 Verhalten idealer Gemische48
1.1.4 Reales Verhalten von Flüssigkeitsgemischen55
1.2 Flüssigkeit/Flüssigkeit-Systeme78
1.3 Flüssigkeit/Feststoff-Systeme83
1.4 Sorptionsgleichgewichte89
1.4.1 Sorption einer Komponente89
1.4.2 Phasenänderungs- und Bindungswärme95
1.4.3 Adsorption von zwei und mehr Komponenten97
1.4.4 Voraussage von Einkomponenten-Adsorptions-Isothermen102
1.4.5 Molekülbasierte Voraussage von Adsorptionsisothermen105
1.4.6 Voraussage von Mehrkomponenten-Adsorptions- Gleichgewichten109
1.5 Enthalpie-Konzentrations-Diagramm117
2 Grundlagen der Ein- und Mehrphasenströmung132
2.1 Einige Gesetze der Einphasenströmung133
2.1.1 Massenerhaltungssatz und Kontinuitätsgleichung133
2.1.2 Wirbelfreie Bewegung und Wirbelbewegung134
2.1.3 Das zähe Fluid135
2.1.4 Navier-Stokes-, Euler- und Bernoulli-Gleichungen135
2.1.5 Laminare und turbulente Strömung in Rohren und Öffnungen138
2.1.6 Das turbulente Strömungsfeld143
2.1.7 Molekularströmung und Molekulardiffusion144
2.1.8 Filmströmung an senkrechten Wänden146
2.2 Gegenstrom von Gas und Flüssigkeit im senkrechten Rohr149
2.3 Ähnlichkeitstheorie und Kennzahlen, Bedeutung der Kennzahlen151
2.4 Kennzeichnung von Partikelsystemen153
2.5 Durchströmte Festbetten157
2.6 Disperse Systeme im Erdschwerefeld158
2.6.1 Die Endsteig- oder Endfallgeschwindigkeit161
einzelner161
Teilchen161
2.6.2 Volumenanteile (Fließbetten, Sprüh-, Blasen- und Tropfensäulen)165
2.7 Erzwungene Großraumströmungen in Rührwerken170
3 Bilanzierung, Wärme- und Stoffübertragung184
3.1 Einführung184
3.2 Bilanzierung185
3.2.1 Grundlagen185
3.2.2 Beispiele für Bilanzierungen ohne kinetische Vorgänge190
3.3 Wärme- und Stoffübertragung203
3.3.1 Kinetische Ansätze203
3.3.2 Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten208
3.3.3 Beispiele für Bilanzierungen225
kinetischen Vorgängen225
4 Destillation, Rektifikation, Absorption246
4.1 Destillation247
4.1.1 Grundlagen247
4.1.2 Kontinuierliche geschlossene Destillation256
4.1.3 Diskontinuierliche offene Destillation, Batchdestillation261
4.2 Rektifikation265
4.2.1 Grundlagen266
4.2.2 Kontinuierliche Rektifikation269
4.2.3 Batchrektifikation305
4.3 Absorption, Desorption317
4.3.1 Absorptionsgleichgewicht318
4.3.2 Physikalische Absorption320
4.3.3 Chemische Absorption, Chemisorption326
4.4 Gestaltung und Dimensionierung von Stoffaustauschkolonnen331
4.4.1 Bodenkolonnen331
4.4.2 Packungskolonnen345
5 Extraktion366
5.1 Phasengleichgewicht367
5.1.1 Wahl des Extraktionsmittels370
5.2 Thermodynamische Berechnung der Extraktion371
5.2.1 Einstufige Extraktion372
5.2.2 Vielstufige Kreuzstrom-Extraktion374
5.2.3 Vielstufige Gegenstrom-Extraktion375
5.3 Bauformen von Extraktionsapparaten379
5.3.1 Apparate für die Solventextraktion379
5.3.2 Wahl der dispersen Phase384
5.3.3 Phasenscheider385
5.4 Dimensionierung von Flüssig/flüssig-Extraktoren389
5.4.1 Fluiddynamische Auslegung389
5.4.2 Stoffübergang in Extraktraktionsapparaten397
6 Verdampfen und Kondensieren406
6.1 Verdampferbauarten407
6.2 Vielstufenverdampfung412
6.3 Kondensatorbauarten420
6.4 Auslegung von Verdampfern und Kondensatoren422
6.5 Brüdenverdichtung429
6.6 Verdampfungsverfahren430
7 Kristallisation434
7.1 Grundlagen und Gleichgewichte434
7.1.1 Grundlagen435
7.1.2 Gleichgewichte438
7.2 Kristallisationsverfahren und -apparate439
7.2.1 Kühlungskristallisation440
7.2.2 Verdampfungskristallisation441
7.2.3 Vakuumkristallisation442
7.2.4 Verdrängungs- und Reaktionskristallisation443
7.2.5 Kristallisationsapparate444
7.3 Bilanzen455
7.3.1 Stoffbilanz des kontinuierlich betriebenen Kristallisators455
7.3.2 Stoffbilanz des Batch-Kristallisators460
7.3.3 Energiebilanz des kontinuierlich betriebenen Kristallisators463
7.3.4 Anzahlbilanz465
7.4 Kristallisationskinetik469
7.4.1 Keimbildung und metastabiler Bereich469
7.4.2 Kristallwachstum479
7.4.3 Aggregation und Agglomeration486
7.4.4 Keimbildung und -Wachstum in MSMPR-Kristallisatoren495
7.5 Auslegung von Kristallisatoren497
8 Adsorption504
8.1 Technische Adsorbentien504
8.2 Adsorptionsapparate508
8.3 Sorptionsgleichgewichte514
8.4 Ein- und mehrstufige Adsorber515
8.4.1 Die einstufige Apparatur515
8.4.2 Die Kreuzstromschaltung516
8.4.3 Die Gegenstromschaltung518
8.5 Adsorptionskinetik520
8.5.1 Vereinfachte Lösungen für das Festbett525
8.5.2 Vereinfachte Lösung für das Einzelpartikel530
8.5.3 Kinetische Transportkoeffizienten533
8.5.4 Der adiabate Festbettadsorber539
8.6 Regenerieren der Adsorbentien545
8.7 Adsorptionsverfahren548
9 Trocknung554
9.1 Bauarten von Trocknern555
9.2 Trocknungsgüter und Trocknungsmittel560
9.2.1 Trocknungsgüter560
9.2.2 Trocknungsmittel565
9.2.3 Trocknen durch Strahlung565
9.3 Die einstufige Apparatur im Enthalpie-Beladungs- Diagramm566
9.4 Bilanzen einer mehrstufigen Apparatur572
9.5 Strömungs- und wärmetechnische Auslegung574
9.6 Trocknungsverlauf575
9.6.1 I. Trocknungsabschnitt576
9.6.2 Der Knickpunkt579
9.6.3 II. Trocknungsabschnitt580
9.7 Einige Trocknungsverfahren585
10 Konzeptuelle Prozessentwicklung590
10.1 Prozesse zur Zerlegung binärer Stoffgemische592
10.2 Prozesse zur Zerlegung zeotroper Mehrkomponentengemische599
10.2.1 Basisprozesse zur Zerlegung ternärer Gemische600
10.2.2 Prozesse mit Seitenkolonnen604
10.2.3 Thermische Kopplung610
10.3 Prozesse zur Zerlegung azeotroper Gemische614
10.3.1 Prozesse zur Zerlegung von Heteroazeotropen614
10.3.2 Druckwechselrektifikation616
10.3.3 Zerlegung azeotroper Gemische unter Verwendung eines Entrainers618
10.4 Hybridprozesse zur Zerlegung azeotroper Gemische623
10.5 Reaktivrektifikation631
Literaturverzeichnis634
Kapitel 1634
Kapitel 2637
Kapitel 3639
Kapitel 4641
Kapitel 5644
Kapitel 6646
Kapitel 7648
Kapitel 8651
Kapitel 9653
Kapitel 10654
Sachverzeichnis656

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