Modulhandbuch

Umwelt- und Energieverfahrenstechnik (UV)

Prozesssimulation

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagenfächer der Verfahrenstechnik

Lehrform Vorlesung/Übung
Lernziele / Kompetenzen

Die Verfahrenstechnik-Studierenden sollen in der Lage sein, anhand von Fließbildern einen Prozess zu verstehen und die wesentlichen verfahrenstechnischen Lösungsmethoden zu erkennen sowie ausdrücken zu können. Die Studierenden müssen in der Lage sein, für einfache Transportprozesse Simulationsprogramme selbst zu erstellen. Beispiele sind die stationäre und zeitabhängige Wärmeleitung sowie Strömungsprozesse in einfachen Geometrien, Destillations- und Rektifikationsprozesse sowie die Synthese eines chemischen Produktes im Batchbetrieb und bei kontinuierlicher Fahrweise. Für reale technische Anwendungen sind Kenntnisse zum Einsatz kommerzieller Simulationssysteme zu erreichen. Komplettiert wird dieses Modul durch die Prozessautomatisierung, welches die Studierenden in die Lage versetzt, die Regelung und Steuerung von Verfahren zusammengesetzt aus den einzelnen Prozessen zu automatisieren.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Leistungspunkte Noten

Prozesssimulation: Hausarbeit

Prozessautomatisierung: Klausurarbeit, 60 Min.

Die Gesamtnote setzt sich anteilsmäßig aus der Hausarbeit (5/7) und der Klausur (2/7) zusammen.

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Susanne Mall-Gleißle

Empf. Semester 7
Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Bachelor UV - Hauptstudium

Veranstaltungen

Prozessautomatisierung

Art Vorlesung
Nr. M+V516
SWS 2.0
Lerninhalt

Es werden Verfahren, die aus komplexen oder mehreren Prozessen bestehen, mess- und regelungstechnisch gesamtheitlich erfasst. Dazu gehört die Messung unterschiedlicher relevanter Größen (u.a. Temperatur, Durchfluss, Level, Druck, Konzentration von Komponenten), deren Erfassung in einem Software-Tool (Messdatenerfassung) und deren Verknüpfung zu einer kompletten Regelung und Automatisierung des Verfahrens, um damit die Schnittstelle zwischen technischem Prozess und dem automatisierten Computersystem herzustellen und damit von einem manuellen Prozess zu einem automatisierten Verfahren überzugehen.

Literatur

R. Lauber, P. Göhner, Prozessautomatisierung 1, 3. Auflage, Springer Verlag, 1999

Prozesssimulation

Art Vorlesung/Übung
Nr. M+V287
SWS 4.0
Lerninhalt

Es werden die Grundlagen und Grundbegriffe der Modellierung, speziell die Modellierung in der Verfahrenstechnik, generelle Aspekte der Modellierung, insbesondere die Beschreibung stationärer aber auch dynamischer/transienter Modelle dargestellt. Dazu gehört die Vermittlung der Massenbilanz insbesondere für instationäre Betriebsbedingungen, unterschiedliche Bilanzierungstechniken (idealer Rührkessel, Kolben- und Rohrreaktor) und deren Vergleich, die Energiebilanz mit transienten Termen, das chemische Gleichgewicht, das Sorptionsgleichgewicht und das Wachstum von Mikroorganismen. Damit werden Prozesse aus den Bereichen Umwelt-, Energie- und Bioverfahrenstechnik in der Vorlesung abgebildet.

Im integrierten Labor wird das Verhalten des Volumens eines einfachen Behälters bei Zulauf und freiem Auslauf sowie mit einem Zwischenspeicher Konzentrationsverhalten, eines ideal durchmischten Rührkessels ideale Kolbenströmung, Beispiel eines Gaschromatographen und eines Adsorbers sowie das
Temperaturverhalten einer Warmwasser-Zirkulationsleitung als Übungsaufgaben mit den Modellgleichungen erarbeitet und in das Excel-Tool (Microsoft Office) implementiert und Parmeterstudien für unterschiedliche Betriebsparameter durchgeführt und diskutiert. Die Entspannungsverdampfung als einstufiger und mehrstufiger Prozess, die Absorption von CO2 in Wasser und weiteren Lösungsmitteln werden mit Hilfe des Softwareprogramms von CHEMCAD (Chemstations Europe) sowie die Rektifikation von Zweistoffsystemen bearbeitet. Insbesondere die Verknüfung mehrer Verfahresnschritte zur Optimierung des Produktes wird mit Hilfe des Simulationstools CHEMCAD erläutert und geübt.

 

Literatur
  • J. Ingham, Chemical engineering dynamics : an introduction to modelling and computer simulation, 3., compl. rev. ed. WILEY-VCH, 2007
  • C. J. King, Separation Processes, second edition, McGraw-Hill Book Company, 1981