DECHEMA-Forschungsinstitut

Maßstabsvergrößerung verfahrenstechnischer Prozesse

Ziel des Seminars ist die Vermittlung der Kompetenz zur Nutzung ähnlichkeitstheoretischer Beziehungen bei der Maßstabsvergrößerung verfahrenstechnischer Apparate und Maschinen. Basis der Maßstabsvergrößerung sind die aus der Ähnlichkeitstheorie bzw. der Dimensionsanalyse abgeleiteten Proportionalitäten.

Die Seminarteilnehmer erstellen eine Relevanzliste und entwickeln die entsprechenden dimensionslosen Kennzahlen. Sie wenden ähnlichkeitstheoretische Gleichungen bei der Maßstabsvergrößerung an und nutzen die aus den Kennzahlen und Gleichungen abgeleiteten Proportionalitäten. Die Seminarteilnehmer kennen die Stärken und Schwächen der Maßstabsvergrößerung auf Basis ähnlichkeitstheoretischer Ansätze.

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Kontext Prozessentwicklung und Anlageplanung
Literaturempfehlungen
Maßstabsvergrößerung
- Kunst oder Handwerk?
- Aufgabe („job“) und Ursache („worker“)
- 7 Schritte zur Maßstabsvergrößerung
- Konzept der geometrischen Ähnlichkeit bei der Maßstabsvergrößerung
- geometrische Ähnlichkeit als Ursache für das Scheitern einer Maßstabsvergrößerung

- Schwierigkeiten bei der Maßstabsvergrößerung
Grundlagen der Ähnlichkeitstheorie, Buckingham-PI Theorem
- instationäre Wärmeübertragung, Garzeit eines Bratens - Fourier-Zahl
- Dimensionsanalyse des Gehens - Froude-Zahl, Reynolds-Zahl
- Anwendung und typische Fehler
Entwicklung dimensionsloser Kennzahlen
- Erstellen einer Relevanzliste
- Entwicklung dimensionsloser Kennzahlen - Lösung linearer Gleichungssysteme; intuitive Methode, Konzept der Kernvariablen
- Rührerleistung - Newton-Zahl, Reynolds-Zahl
Stoffübertragung
- Stoffübergang an der Phasengrenze Gas/Flüssigkeit, Zweifilm-Theorie, -Sherwood-Zahl, Schmidt-Zahl
- Ermittlung einer Fitfunktion aus experimentellen Daten
Wärmeübertragung
- laminare und turbulente Rohrströmung - Nußelt-Zahl, Prandtl-Zahl
- Wärmeübergang in Rührwerksbehältern
- freie Konvektion - Grashof-Zahl
- Erweiterung der Relevanzliste, Lösung des linearen Gleichungssystems mit Matlab
- Filmkondensation und Blasensieden
- Sensitivitätsanalyse mit Hilfe einer Monte-Carlo-Methode
- Strömungssieden
Fluidverfahrenstechnik
- Druckverlust in Rohrleitungen - Euler-Zahl
- effektive bzw. benetzte volumenbezogene Oberfläche von Füllkörpern
- Gas Hold-up in Blasensäulen
- Flüssigkeits-Hold-up von Füllkörperpackungen
- Fluten und Druckverlust von Füllkörperpackungen
- Leistungsbedarf von Rührern
- Rührerleistung in begasten Rührwerksbehältern
- Mischzeit in Rührwerksbehältern
- Relevanzliste der Rektifikation, Grenzen der Ähnlichkeitstheorie
Reaktionstechnik
- idealer und realer Rohreaktor, Dispersionsmodell, partielle Ähnlichkeit
- Entwicklung dimensionsloser Kennzahlen - Lösung linearer Gleichungssysteme, lineare Algebra
- Herleitung dimensionsloser Kennzahlen aus Bilanzgleichungen - Damköhler-Zahlen, Lewis-Zahl, Arrhenius-Zahl, adiabate Temperaturerhöhung
- heterogene Katalyse, Katalysatorwirkungsgrad
- Stabilitätskriterium für Festbettreaktoren, run-away
- Absorption von Gasen in Flüssigkeiten - Thiele-Modul und Verstärkungsfaktor E
Partikeltechnologie
- Agglomeration, Telleragglomerator
- Zyklon - geometrische Ähnlichkeit
- Mischen von Feststoffen

Thomas Rieckmann, Prof. Dr.-Ing.
Chemische Reaktionstechnik, Prozess- und Produktentwicklung,
Institut für Anlagen und Verfahrenstechnik, Technische Hochschule Köln

Verfahrenstechniker, Prozesstechniker, Chemieingenieure und Technische Chemiker aus allen Bereichen der Prozessindustrie, die sich mit der Auslegung und Maßstabsvergrößerung verfahrenstechnischer Prozesse beschäftigen.

inkl. Vorlesungsunterlagen, Teilnahmezertifikat, Mittagsimbiss und Pausengetränke