Modulhandbuch

Umwelt- und Energieverfahrenstechnik (UV)

Thermische Verfahrentechnik

Empfohlene Vorkenntnisse

Thermodynamik sollte abgeschlossen sein.

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

In der Thermischen Verfahrenstechnik müssen die Studierenden in der Lage sein, die physikalischen Gesetze für die Auslegung für die kontinuierliche Destillation anzuwenden. Damit einher geht die einfache Berechnung von Boden und Füllkörperkolonnen zur Rektifikation: Bodenzahl, Verstärkungs- und Abtriebslinie, Rücklaufverhältnis und Belastungsverhalten. In gleicher Weise sollen die Studiereden die Grundlagen für die Berechnung von Kolonnen zur Absorption beherrschen, dazu gehören die theoretische Bodenzahl, das Mengenmanagement und die Anwendung und Darstellung mit Hilfe von Bilanzlinien. In einem Software-Tool kann die Stufenzahl für gängige binäre Stoffsysteme, die sich ideal oder real verhalten, bestimmt und grafisch dargestellt und mit den Berechnungen verglichen und validiert werden.

Im Labor werden die theoretisch erworbenen Kenntnisse in der Wärme- und Stoffübertragung anhand angepasster Laborapparaturen angewandt und vertieft.

Dauer 1
SWS 5.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 75
Selbststudium / Gruppenarbeit: 75
Workload 150
ECTS 5.0
Leistungspunkte Noten

Thermische Verfahrenstechnik: Klausurarbeit, 90 Min.

Technikum Thermische Verfahrenstechnik: Laborarbeit

Die Modulnote entspricht der Klausurnote. Das Labor muss erfolgreich bestanden sein.

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Susanne Mall-Gleißle

Empf. Semester 6
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Bachelor UV - Hauptstudium

Veranstaltungen

Technikum Thermische Verfahrenstechnik

Art Labor
Nr. M+V551
SWS 1.0
Lerninhalt

Folgende Laborversuche stehen zur praktischen Vertifeung der Vorlesungsinhalte zur Verfügung, dazu werden entsprechende Vorbereitungsmaterialien ausgegeben:
1) Trocknung; Gekoppelter Wärme- und Stofftransport
2) Pervaporation
3) Adsorption
4) Rektifikation in einer Verstärkerkolonne (inklusive Auswertung mit Software-Tool)
5) Entspannungsverdampfung (Flash Evaporation)

Literatur

Versuchsbeschreibungen im moodle-Kurs

Thermische Verfahrenstechnik

Art Vorlesung
Nr. M+V550
SWS 4.0
Lerninhalt

In der Vorlesung werden die grundlegenden Verfahren der thermischen Trennung vermittelt. Dazu werden zunächst die Grundlagen der Phasengleichgewichte sowohl für ideale Mehrstoffsytsme als auch für reale Mehrkomponentensysteme erläutert. Dazu werden die kubischen Zustandgleichungen (Van-der-Waals, Redlich-Kwong) in Diagrammen und in mathematischen Gleichungen und Exzessenthalpie-Modelle wie Redlich-Kister, Van-Laar-Ansatz, Wilson-Gleichung und NRTL sowie UNIQUAC und UNIFAC vermittelt.Zudem wird das Henry-Gesetz, die Gleichgewichtskonstante und die realtive Flüchtigkeit erläutert. Teile dieses ersten bausteins werden in Übungsaufgaben abgebildet.

Im zweiten Baustein der Vorlesung werden Massen-, Stoff- und Energiebilanzen für thermische Anlagen zunächst für einstufige dann für mehrstufige Apparaturen hergeleitet.Danach werden die Verfahren zur Entspannungsverdampfung, der Destillation und Rektifikation und zur Adorption vermittelt und in Übungen vertieft. Insbesondere bei der Rektifikation werden Bilanzlinien rechnerisch für binäre Stoffsysteme hergeleitet und deren verfahrenstechnische Darstellung in Diagrammen (McCabe-Thiele-Diagramm) erläutert. Abschließend werden die praktische Stufenzahl, HTU / NTU-Konzepte für Kolonnen und hydrondynamische Kolonnenauslegungen vermittelt und in Aufgaben geübt.

Literatur
  • B. Lohrengel, Trennung von Gas-, Dampf- und Flüssigkeitsgemischen, 2. Auflage, 2012, Oldenburg Verlag München
  • A. Mersmann, M. Kind, J. Stichlmair, Thermische Trennverfahren, 2. Auflage, 2005, Springer Verlag
  • Stephan, Mayinger, Stephan, Schaber, Thermodynamik, Band 2: Mehrstoffsysteme und chemische Reaktionen, 2010, Springer Verlag