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E-Book

Chemiereaktoren

Grundlagen, Auslegung und Simulation

AutorJens Hagen
VerlagWiley-VCH
Erscheinungsjahr2017
Seitenanzahl464 Seiten
ISBN9783527806621
FormatePUB
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis111,99 EUR
Kenntnisse der Auslegung und Simulation von Chemiereaktoren sind die Voraussetzung für den optimalen technischen und wirtschaftlichen Betrieb von chemischen Prozessen. In der neuen Auflage von 'Chemiereaktoren' gibt Jens Hagen einen bewährten und verständlichen Einstieg in das komplexe Thema und vermittelt die Grundlagen der Reaktionstechnik. Alle erforderlichen Auslegungsgleichungen auf Basis der Stoff-, Wärme- und Impulsbilanz unter Berücksichtigung von Stöchiometrie und Kinetik der Reaktionen werden abgeleitet und erläutert. Jedes Kapitel enthält vollständig durchgerechnete Beispiele und Übungsaufgaben mit kommentierten Lösungen. Um einen Einstieg in die Modellierung und Simulation von Chemiereaktoren zu geben, nutzt Jens Hagen das Softwarepaket POLYMATH, das das Finden von numerischen Problemlösungen leicht nachvollziehbar und mit geringem Aufwand erlaubt. Zielgerichtet wird die Modellierung von Problemstellungen geübt und es werden verständliche Lösungswege aufgezeigt, um Probleme aus der Praxis zu lösen. In der zweiten Auflage wurde das Buch um die Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung und von partiellen Differenzialgleichungen erweitert, um komplexere Fragestellungen des Stoff- und Wärmeaustauschs lösen zu können. Zusätzlich wurden viele neue Beispiele und Simulationen aufgenommen, die reale Probleme in der Reaktionstechnik widerspiegeln und eine Übertragung der Beispiele in die Praxis erleichtern.

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Leseprobe

Formelzeichen und Abkürzungen


AFläche; Phasengrenzfläche (m2)
aspezifische Phasengrenzfläche (m–1)
aAktivität eines Katalysators
APAusbeute
ArArchimedes-Zahl
BoBodenstein-Zahl
ciKonzentration der Komponente i (kmol/m3)
Konzentration der Komponente i an der Grenzschicht (kmol/m3)
ckatKatalysatorbeladung, Gl. (9.103) (kg/m3)
cPspezifische Wärmekapazität (J kg–1 K–1)
DDiffusionskoeffizient (m2/s)
DABbinärer Diffusionskoeffizient (m2/s)
Daxaxialer (effektiver) Mischkoeffizient (m2/s)
DaIerste Damköhler-Zahl
DaIIzweite Damköhler-Zahl
DaIIIdritte Damköhler-Zahl
dPPartikeldurchmesser (m)
DGLDifferenzialgleichung(en)
EVerstärkungsfaktor, Gl. (9.10)
EAAktivierungsenergie (J/mol)
E(t)Verweilzeitspektrum (s–1)
errFehler
F(t)Verweilzeitsummenfunktion (Übergangsfunktion)
FoFourier-Zahl
f1Anteil des Kurzschlussstroms (Bypass) bei einem realen Rührkessel
f2Anteil der schlecht durchmischten Zone am Gesamtvolumen des realen Rührkessels
fLVolumenverhältnis VL∕V
GGewinn/Verlust (€/a)
GMassestromdichte ṁ∕A (g s–1 m–2)
GGas (auch als Index)
HAHenry-Konstante des Gases A (bar m3 mol)
H′modifizierte Henry-Konstante, Gl. (9.101) (mol bar–1m–3)
HaHatta-Zahl
ΔHRmolare Reaktionsenthalpie (J/mol)
JADiffusionsstromdichte der Komponente A (mol m–2 s–1)
Kathermodynamische (wahre) Gleichgewichtskonstante
KcGleichgewichtskonstante, bezogen auf Konzentrationen
KgesGesamtkosten, Gl. (5.58) (€/h)
KLLeistungskennzahl eines Reaktors
KpGleichgewichtskonstante, bezogen auf Partialdrücke
KRKkontinuierlich betriebener Rührkessel (auch als Index)
kReaktionsgeschwindigkeitskonstante ((m3 mol−1)m−1 s−1)
k0Frequenzfaktor ((m3 mol−1)m−1 s−1)
kAStoffübergangskoeffizient der Komponente A (m/s)
kDKatalysatordesaktivierungskonstante (h–1)
kGStoffübergangszahl (m/s)
kLavolumetrischer Stoffübergangskoeffizient (s–1)
kWWärmedurchgangskoeffizient (W m–2 K–1)
LLänge des Reaktors (m)
LFlüssigkeit (auch als Index)
LPProduktionsleistung (kmol/s)
Mmolekulare Masse (g/mol)
MMessgröße, Gl. (7.22)
Mstöchiometrischer Überschuss
MSRmikrostrukturierte Reaktoren
mMasse (kg)
Massenstrom (kg/s)
mOrdnung der Reaktion
mSteigung einer Geraden (tan α)
mipartielle Reaktionsordnung bezüglich der Komponente i
NKesselzahl einer Rührkesselkaskade
NeNewton-Zahl
nStoffmenge (mol)
Stoffmengenstrom (kmol/s)
PGesamtdruck (bar)
PLeistungsbedarf eines Rührers (W)
PProduktkonzentration (kmol/m3)
ΔPDruckverlust (bar)
piPartialdruck der Komponente i (bar)
PePéclet-Zahl
QWärmemenge (J)
Wärmestrom (J/s, W)
Aabgeführter Wärmestrom (J/s, W)
Eerzeugter Wärmestrom (J/s, W)
WWärmedurchgang (W)
Rallgemeine Gaskonstante (J mol–1 K–1)
RKreislaufverhältnis, Gl. (5.44)
R2Korrelationskoeffizient
RAWiderstand gegen die Gasabsorption, Gl. (9.113) (s)
RRWiderstand gegen Diffusion und Reaktion, Gl. (9.113) (g s m–3)
RSWiderstand gegen den Transport zum Katalysatorpellet, Gl. (9.113) (g s m–3)
RSRGesamtwiderstand, Gl. (9.114) (g s m–3)
Rmsdmittlere Quadratsummenabweichung (root mean square deviation)
RZARaumzeitausbeute, Gl. (2.12) (kg m–3 s–1)
ReReynolds-Zahl
rReaktionsgeschwindigkeit (Äquivalentreaktionsgeschwindigkeit) (kmol m–3 s–1)
r′Amodifizierte, auf die Katalysatormasse bezogene Reaktionsgeschwindigkeit, Gl. (6.40)
rdDesaktivierungsgeschwindigkeit eines Katalysators
ristoffbezogene Reaktionsgeschwindigkeit eines Reaktanden i (kmol m–3 s–1)
SFeststoff (auch als Index)
SSubstratkonzentration (kmol/m3)
SPSelektivität
SVspezifische Oberfläche eines Feststoffpartikels, Gl. (10.4) (m2/m3)
sPdifferenzielle Selektivität
ScSchmidt-Zahl
ShSherwood-Zahl
SRStrömungsrohr (auch als Index)
TTemperatur (K)
ΔTadadiabate Temperaturdifferenz (K)
TWmittlere Temperatur des Wärmeträgers (K)
mittlere Verweilzeit (s)
tmReaktionszeit im Mischreaktor, Gl. (6.8) (s)
tmMischzeit in einem Rührreaktor (s)
tRReaktionszeit (s, h)
tsZeit zum Erreichen des stationären Zustands, Gl. (5.37) (s)
tVRüstzeiten (Vor- und Nachbereitungszeiten)...
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