Mechanische Verfahrenstechnik: Berechnung und Projektierung by Hansjürgen Ullrich

By Hansjürgen Ullrich

Die Verfahrenstechnik umfaßt die industrielle Herstellung und Ver­ arbeitung beliebiger Stoffe. In den einzelnen Stufen eines Verfahrens laufen nacheinander verschiedene aufeinander abgestimmte Verfahrens­ schritte ab. Nach dem jeweils beabsichtigten Grundvorgang kann ma- unabhängig von den verarbeiteten Substanzen - mechanische, thermi­ sche, chemische, elektrochemische, biologische und andere Verfahrens­ schritte unterscheiden. Die mechanische Verfahrenstechnik beschäftigt sich mit allen Ver­ fahrensschritten, bei denen mechanische Vorgänge als beabsichtigte Grundprozesse vorherrschen. Da alle Verfahren mechanische Schritte enthalten, kommt diesem Teilgebiet der Verfahrenstechnik eine besondere Bedeutung zu. Die gleiche Allgemeinheit kann daneben nur noch die Projektierung verfahrenstechnischel' Anlagen für sich in Anspruch nehmen. Das vorliegende Buch faßt diese beiden für alle Zweige der Verfahrenstechnik gültigen Teilgebiete zusammen. Es soll nicht nur den Studenten in diese Gebiete einführen, sondern auch dem beruflich täti­ gen Ingenieur beim Lösen praktischer Probleme helfen und ihm in vielen Fällen die Zuhilfenahme weiteren Schrifttums bzw. die zeitraubende Suche nach einschlägigen Fachaufsätzen ersparen.

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Der Stofftransport durch Grenzflächen folgt - lineare, stationäre Verhältnisse vorausgesetzt - aus den zu GI. 55a, b) die formal genauso aufgebaut sind wie die GIn. 2 die Stoffdurchgangszahl K a enthalten. Der Reziprokwert 1/Ks der Stoffdurchgangszahl ist der Stoffdurchgangswiderstand; er setzt sich aus den Stoffdurchgangswiderständen 1/Kai der 26 1. Grundlagen einzelnen, hintereinandergeschalteten Schichten additiv zusammen: J.... = K. 56) liD ist der Stoffdurchgangswiderstand einer homogenen Feststoffschicht (l Schichtdicke, D Diffusionskonstante).

21) verknüpft rv mit den Molvolumina VMund VMder siedenden Flüssigkeit bzw. des Dampfs, dem Sättigungsdruck PB und der absoluten Temperatur T. Bei niedrigen Drücken kann man vielfach VMgegenüber V M vernachlässigen und VM mit Hilfe der Zustandsgleichung idealer Gase Gl. 5) durch Ps und T ausdrücken. Mit der (für kleine Temperaturintervalle im allgemeinen zutreffenden) Annahme r v = const und mit PB1 als Bezugsdruck erhält man daraus durch Integrieren die bereits 1828 von AUGUST angegebene Dampfdruckformel In PB = A _ PSI 'i.

63a-c) einführen kann, und aus GI. 42) für den Wärmedurchgangswiderstand folgt die Nusseltzahl Nu = NiL ( l·l ' Re" Gr -...!. 64) als Funktion der geometrischen Abmessungen l;ll, der Reynoldszahl Re, der Grashofzahl Gr und der Pecletzahl Pe (bzw. der Prandtlzahl Pr). Bei Stoffaustauschvorgängen sind die durch Konzentrationsänderungen bedingten Dichteunterschiede im allgemeinen so klein, daß der dadurch verursachte Auftrieb die Bewegung nicht merklich beeinflußt. Daher entfällt eine der Grashofzahl äquivalente Kennzahl zum Berücksichtigen des konzentrationsbedingten Auftriebs.

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