Fluiddynamik Von Füllkörpern Und Packungen: Grundlagen Der Kolonnenauslegung

ISBN-13: 9783540004936 / Niemiecki / Twarda / 2003 / 340 str.

Jerzy Mackowiak

Opis

Das Buch mit zahlreichen Praxisbeispielen befasst sich mit allen wesentlichen Fragen, die fur die 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, fur beliebige Einbauten geltendes Modell vorgestellt, mit dem die Flutpunktgeschwindigkeit, der Flussigkeitsinhalt und der Druckverlust im gesamten Belastungsbereich fur regellose Fullkorper, geordnete Fullkorperschichten, fur Rohrkolonnen und fur strukturierte Packungen mit unterschiedlicher Neigung der Stromungskanale vorausberechnet werden kann.

Des Weiteren werden Berechnungsunterlagen fur ca. 200 Fullkorper und Packungen zusammengestellt. Die zahlreichen Rechenbeispiele - insbesondere fur strukturierte Packungen - erleichtern die Anwendung der abgeleiteten Beziehungen.

Spis treści

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.

O autorze

Dr.-Ing. habil. Jerzy Mackowiak studied at Wroclaw University of Technology (Poland) where he gained his degree (Dipl.-Ing., 1970) and doctorate (Dr.-Ing., 1975) in Chemical Engineering. He subsequently studied Mathematics at Wroclaw University. From 1976 to 1989, he worked at the Institute for Thermal Separation Processes of Bochum University, where his final post was as Academic Director. During this time, he created a database containing fluid dynamics and mass transfer data for the design of packed and tray columns. Since 1989, he has been Managing Director of Envicon Engineering GmbH, now Envimac Engineering GmbH, in Oberhausen, Germany and Envimac Polska Sp. z o.o., Poland. He completed his habilitation at Wroclaw University in 1991. Since 2004 he has been working as an external lecturer at the Institute of Fluid Separation Processes of the Technical University in Dortmund. He is the author/co-author of more than 120 publications and holds 15 patents.

Blurb

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.