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Chemistry - Biotechnology | Fluiddynamik von Füllkörpern und Packungen - Grundlagen der Kolonnenauslegung

Fluiddynamik von Füllkörpern und Packungen

Grundlagen der Kolonnenauslegung

Mackowiak, Jerzy

Ursprünglich erschienen bei Verlag Salle + Sauerländer, Frankfurt am Main, 1991

2., wesentl. erw. u. aktualisierte Aufl. 2003, XV, 340 S.

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Das vorliegende Buch befasst sich mit allen wesentlichen Fragen, die für die fluiddynamische Auslegung von Packungskolonnen bei der Rektifikation, Absorption und Strippung (Desorption) unter Vakuum, im Normal- und Druckbereich bis 100 bar, in der Abluft- und Abwassertechnik von Bedeutung sind.

Es wird ein einheitliches, für beliebige Einbauten geltendes Modell vorgestellt, mit welchem die Flutpunktgeschwindigkeit, der Flüssigkeitsinhalt und Druckverlust im gesamten Belastungsbereich für regellose Füllkörper, geordnete Füllkörperschichten, für Rohrkolonnen und strukturierte Packungen mit unterschiedlicher Neigung der Strömungskanäle vorausberechnet werden kann.

Des Weiteren werden Berechnungsunterlagen für ca. 160 Füllkörper und Packungen zusammengestellt. Besonderen Nutzen kann der Leser aus den theoretischen Grundlagen als auch den zahlreichen Praxisbeispielen des Buches ziehen.

Jerzy Mackowiak studierte Verfahrenstechnik an der Technischen Hochschule in Wroclaw (Polen) und promovierte dort 1975. Anschließend studierte er Mathematik an der Wroclawer Universität. Von 1976 bis 1989 war er am Lehrstuhl für thermische Stofftrennverfahren bei Professor R. Billet tätig, zuletzt als Akademischer Direktor. In dieser Zeit war er maßgeblich an der Entwicklung und Erstellung der Auslegungsunterlagen diverser Gitterfüllkörper beteiligt.

Seit 1989 ist er Geschäftsführer der Envicon Engineering GmbH in Dinslaken. 1991 habilitierte er an der Technischen Universität Wroclaw bei Prof. Koch und bei Prof. Mersmann (München). Seine Forschungsaktivitäten liegen bis heute auf den Gebieten der Rektifikation, Absorption und Flüssig-Flüssig-Extraktion sowie dem direkten Wärmeübergang mit Schwerpunkt Füllkörperkolonnen. Er ist Autor bzw. Mitautor von über 110 Publikationen und 15 Patenten.

Content Level » Professional/practitioner

Stichwörter » Absorption - Druck - Druckverlust - Fluiddynamik - Fluss - Flutpunktbestimmung - Flüssigkeit - Füllkörper - Modellierung - Rektifikation - Rohrkolonnen - Strippung - Strukturierte Packung - Zweiphasenströmung - strukturierte Packungen

Verwandte Fachbereiche » Biotechnologie - Industrial Chemistry and Chemical Engineering - Umweltverschmutzung und Umweltschutz

Inhaltsverzeichnis 

1 Grundlagen der Auslegung von Packungskolonnen für Gas/Flüssigkeitssysteme.- Symbolverzeichnis zu Teil 1.- 1 Einleitung.- 1.1 Allgemeines über Füllkörperkolonnen.- 1.2 Anmerkungen zur Entwicklung von Packungskolonnen und ihre Bedeutung beim Einsatz bei der Rektifikation und Absorption.- 1.3 Kurzer Überblick über erschienene Monographien bzw. komplexe Übersichtsarbeiten zur Auslegung von Füllkörperkolonnen.- 1.4 Schlussbetrachtungen zu Kapitel 1.- 2 Zweiphasendurchfluss und Belastungsbereich.- 2.1 Beschreibung der hydraulischen Vorgänge in Füllkörperkolonnen.- 2.2 Flutgrenze.- 2.2.1 Flutmechanismen.- 2.2.2 Überlegungen zur Tropfenbildung in Füllkörperkolonnen.- 2.2.3 Literaturüberblick — Stand des Wissens.- 2.2.4 Eigener Ansatz zur Bestimmung der Dampfgeschwindigkeit uV,Fl am Flutpunkt.- 2.3 Bestimmung des Kolonnendurchmessers.- 2.4 Untere Belastungsgrenze.- 2.4.1 Schlussbetrachtungen zu Kapitel 2.4.- 3 Druckverlust von unberieselten Packungskolonnen.- 3.1 Einführung.- 3.2 Widerstandgesetz für die Einphasenströmung in Packungskolonnen.- 3.2.1 Ermittlung des Widerstandsbeiwertes ? für Pallringe.- 3.2.2 Ermittlung des Widerstandsbeiwertes ? für andere untersuchte Füllkörperschüttungen.- 3.2.3 Ermittlung des Widerstandsbeiwertes ? für strukturierte Packungen.- 3.3 Schlussbetrachtungen zu Kapitel 3.- 4 Druckverlust von berieselten Schüttungen und strukturierten Packungen.- 4.1 Einfuhrung und Literaturüberblick.- 4.1.1 Bedeutung des Druckverlustes für die Auslegung von Füllkörperkolonnen.- 4.1.2 Literaturüberblick.- 4.2 Flüssigkeitsinhalt.- 4.2.1 Grundbegriffe.- 4.2.2 Der statische Flüssigkeitsinhalt.- 4.2.3 Der dynamische Flüssigkeitsinhalt im Strömungsbereich unterhalb der Staugrenze.- 4.2.4 Diskussion des Einflusses verschiedener Parameter auf den Flüssigkeitsinhalt basierend auf Literaturdaten.- 4.2.5 Messmethode, untersuchte Systeme und Füllkörper.- 4.2.6 Messergebnisse.- 4.2.7 Schlussbetrachtungen zu Kapitel 4.2.- 4.3 Ansatz zur Bestimmung des Druckverlustes von berieselten Schüttungen und strukturierten Packungen bei Kenntnis des Widerstandsbeiwertes ? für Einphasenströmung und des dimensionslosen Druckverlustes ?p/?p0.- 4.3.1 Herleitung des Ansatzes.- 4.3.2 Vergleich der Messwerte mit dem Experiment im Bereich der laminaren Flüssigkeitsströmung.- 4.3.3 Bestimmung der Größe CB für turbulente Flüssigkeitsströmung.- 4.3.4 Vergleich zwischen Rechnung und Experiment für turbulente Flüssigkeitsstromung.- 4.3.5 Schlussfolgerungen zu Kapitel 4.3.- 5 Druckverlust von berieselten Schüttungen und strukturierten Packungen bei Kenntnis des Widerstandsgesetzes für die Zweiphasenströmung.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Herleitung des Ansatzes zur Bestimmung des Druckverlustes von berieselten Schüttungen und strukturierten Packungen.- 5.3 Das Widerstandsgesetz ?VL = f (ReL) bei vorliegender Zweiphasenströmung in Packungskolonnen-Ableitung des Ansatzes.- 5.4 Herleitung der Berechnungsgleichung für den Druckverlust berieselter Schüttungen.- 5.5 Vergleich der Messwerte mit dem Experiment im gesamten Betriebsbereich von Packungskolonnen.- 5.6 Bewertung der Ergebnisse.- 6 Fluiddynamik von Packungskolonnen für Gas/Flüssigkeitssysteme — Zusammenfassung der Ergebnisse.- 6.1 Allgemeines.- 6.2 Flutpunktbestimmung.- 6.3 Flüssigkeitsinhalt am Flutpunkt.- 6.4 Druckverlust und Flüssigkeitsinhalt.- 6.4.1 Druckverlust unterhalb der Staugrenze.- 6.4.2 Flussigkeitsinhalt unterhalb der Staugrenze.- 6.4.3 Druckverlust und Flüssigkeitsinhalt im Bereich zwischen der Stau- und Flutgrenze.- 6.4.4 Druckverlust am Flutpunkt.- 6.5 Druckverlustberechnung nach dem Ansatz gemäß Kapitel 5.- 6.6 Hinweise zu den Tabellen mit den technischen Daten der Füllkörper und Packungen sowie den Modellparametern ?Fl/?Fl,m zur Flutpunkt- und Druckverlustbestimmung.- 6.7 Gültigkeitsbereich der aufgestellten Beziehungen.- 6.8 Programm FDPAK zur fluiddynamischen Auslegung von Kolonnen mit modernen Füllkörpern und Packungen.- 6.8.1 Programmerklärung.- 6.8.2 Schlussfolgerungen.- 2 Grundlagen der Auslegung von Packungskolonnen für Flüssig/Flüssig-Systeme.- 7 Symbolverzeichnis zu Teil 2.- 7 Grundlagen der Auslegung von Packungskolonnen für Flüssig/Flüssig-Systeme.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Zweiphasendurchfluss und Belastungsbereiche.- 7.2.1 Dispersphasenanteil (Hold-up) in Füllkörperkolonnen mit regellosen Schüttungen und strukturierten Packungen.- 7.2.2 Tropfendurchmesser.- 7.3 Flutpunktbestimmung.- 7.3.1 Einleitung.- 7.3.2 Steig- und Sinkgeschwindigkeit von Tropfen in Packungen — eigener Ansatz.- 7.3.3 Modifiziertes Flutpunkt-Diagramm [15].- 7.3.4 Ansatz zur Bestimmung der Flutpunktgeschwindigkeit für Flüssig/Flüssig-Systeme.- 7.4 Schlussbetrachtungen.

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