Stoffübertragung

ISBN-13: 9783540159209 / Niemiecki / Miękka / 1986 / 261 str.

Alfons Mersmann

Opis

Dieser Band "Stoffiibertragung" entstand auf Anregung von Herrn Professor Dr.-Ing. U. Grigull in seiner von ihm herausgegebenen Buchreihe "Warme-und Stoffiibertragung" und enthalt wesentliche Aussagen zur stationaren und instatio naren Diffusion und konvektiven Stoffiibertragung in kurzgefaBter Form. Dabei wurde einerseits auf eine grundlagenorientierte Darstellung Wert gelegt, um den Lernenden zu zeigen, wie sich diese Aussagen groBtenteils theoretisch herleiten lassen. Andererseits wurde versucht, dem Ingenieur-oder Naturwissenschaftler in der Praxis Angaben zu machen, wie sich Stoffiibergangskoeffizienten moglichst allgemein abhangig von geometrischen, betrieblichen und stofflichen Parametern berechnen oder mindestens abschatzen lassen. Der Band wendet sich somit an Studenten und Praktiker gleichermaBen. Leider lieB es der Umfang des Bandes nicht zu, auf die Stoffiibertragung in kompletten Apparaten unter Beriick sichtigung der Energiebilanz einzugehen. Ohne die vielfliltige und tatkraftige Unterstiitzung Vieler ware dieser Band nicht zustande gekommen. Herrn Kollegen Grigull danke ich fUr die kritische Durchsicht des Manuskriptes. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Lehrstuhls haben mir in vielrliltiger Weise geholfen. Ihnen allen sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Miinchen, im Dezember 1985 A. Mersmann Inhaltsverzeichnis 1 Kurze Einfiilirung in die Fluiddynamik 1.1 Massenerhaltungssatz und Kontinuitiitsgleichung . . . . . . ."

Spis treści

1 Kurze Einführung in die Fluiddynamik.- 1.1 Massenerhaltungssatz und Kontinuitätsgleichung.- 1.2 Potential- und Wirbelströmungen (Geschwindigkeitspotential und Stromfunktion).- 1.3 Navier-Stokessche Bewegungsgleichungen (Das zähe Fluid).- 1.4 Grenzschichtströmungen.- 1.5 Turbulente Strömung.- 1.6 Über- und Durchströmung verschiedener Körper.- 1.6.1 Die laminar überströmte Platte.- 1.6.2 Durchströmtes Rohr.- 1.6.3 Umströmte starre und fluide Kugeln.- 1.6.4 Rieselfilm.- 1.6.5 Strahl.- Aufgaben zu Kapitel 1.- 2 Einführung in die Stoffübertragung.- 2.1 Definitionen und Begriffe.- 2.1.1 Konzentrationsmaße.- 2.1.2 Geschwindigkeiten in einem Mehrkomponentensystem.- 2.2 Analogie der Ansätze für den Impuls-, Wärme- und Stoffaustausch.- 2.3 Beispiele stationären Stofftransportes.- 2.3.1 Einseitige Diffusion in eine unbewegte Fluidschicht.- 2.3.2 Stationäre Diffusion in einer Kugelschale.- 2.3.3 Konvektive Stoffübertragung zwischen Wand und laminarem Rieselfilm.- 2.3.4 Konvektive Stoffübertragung zwischen Rieselfilm und Gas.- Aufgabe zu Kapitel 2.- 3 Stofferhaltungssatz.- 3.1 Allgemeine Formulierung des Stofferhaltungssatzes.- 3.2 Vereinfachungen.- 4 Stationäre Diffusion.- 4.1 Diffusion ohne chemische Reaktion in eine Platte.- 4.2 Diffusion mit chemischer Reaktion in eine unbewegte Schicht.- 4.3 Diffusion mit chemischer Reaktion in eine Kugel.- Aufgabe zu Kapitel 4.- 5 Instationäre Diffusion (Methode der Variablentrennung).- 5.1 Instationäre Diffusion ohne chemische Reaktion in einer Platte..- 5.2 Instationäre Diffusion und chemische Reaktion zweiter Ordnung in einem Fluid.- 5.3 Instationäre Diffusion in einer Kugel.- 5.4 Instationäre Diffusion mit chemischer Reaktion in einer Kugel.- Aufgabe zu Kapitel 5.- 6 Einphasige erzwungene konvektive Stoffübertragung.- 6.1 Stoffübergangstheorien.- 6.1.1 Filmtheorie.- 6.1.2 Grenzschichttheorie.- 6.1.3 Penetrationstheorie.- 6.1.4 Turbulenztheorie.- 6.1.4.1 Erhaltungssätze bei turbulenter Strömung.- 6.1.4.2 Turbulenzmodelle.- 6.1.5 Analogie zwischen Stoff-, Wärme-und Impulsaustausch.- 6.2 Theorie der Stoffübertragung bei laminarer Strömung.- 6.2.1 Stoffübertragung an starren Grenzflächen.- 6.2.1.1 Laminar überströmte Platte.- 6.2.1.2 Laminar durchströmtes Rohr.- 6.2.1.3 Laminar überströmte starre Kugel.- 6.2.2 Stoffübertragung an fluiden Grenzflächen.- 6.2.2.1 Ebene fluide Phasengrenzen.- 6.2.2.2 Fluide Partikel.- 6.2.3 Systeme mit starrer und fluider Phasengrenze.- 16.3 Theorie der Stoffübertragung bei turbulent überströmten Flächen (Platte oder Rohr, Prandtl-Analogie).- 6.4 Stoffübertragung an feste Grenzflächen.- 6.4.1 Überströmte Einzelkörper mit starrer Grenzfläche.- 6.4.1.1 Reine Diffusion (Re ? 0).- 6.4.1.1.1 Platte.- 6.4.1.1.2 Kugel.- 6.4.1.1.3 Zylinder.- 6.4.1.2 Schleichende Strömung (Re < 1).- 6.4.1.2.1 Platte.- 6.4.1.2.2 Kugel.- 6.4.1.3 Laminare Grenzschichtströmung (1 < Re 106).- 6.4.1.4.2 Kugel (Re >2? 105).- 6.4.1.4.3 Zylinder (Re>3?105).- 6.4.1.5 Überlagerung von laminarer und turbulenter Grenzschichtströmung.- 6.4.2 Durchströmte Rohre.- 6.4.2.1 Laminare Strömung (Re< 2300).- 6.4.2.1.1 Laminare Anlaufströmung.- 6.4.2.1.2 Ausgebildete Laminarströmung mit Konzentrationsanlauf..- 6.4.2.1.3 Vollständig ausgebildete Laminarströmung.- 6.4.2.2 Turbulente Rohrströmung (Re > 2300).- 6.4.3 Stoffübertragung an durchströmte Haufwerke.- 6.5 Stoffübertragung an fluide Grenzflächen.- 6.5.1 Stoffübertragung an fluide Partikel.- 6.5.2 Instationäre Stoffübertragung in fluiden Partikeln.- 6.5.3 Stoffübertragung an Rieselfilme.- 6.5.4 Stoffübertragung in Flüssigkeitsstrahlen.- 6.6 Stoffübertragung bei großen Stoffstromdichten.- 6.6.1 Definitionen von Stoffübergangskoeffizienten.- 6.6.2 Korrektur k?/k bei der Filmtheorie.- 6.6.3 Korrektur k?/k für andere Theorien.- Aufgaben zu Kapitel 6.- 7 Stoffübertragung bei freier Konvektion.- 7.1 Freie Konvektion ohne erzwungene Strömung.- 7.2 Überlagerung von freier und erzwungener Konvektion.- Aufgabe zu Kapitel 7.- 8 Zweiphasige Stoffübertragung bei erzwungener Konvektion.- 8.1 Stoffübertragung in Systemen mit zwei fluiden Phasen.- 8.2 Stoffübertragung in Systemen mit fester und fluider Phase.- Aufgabe zu Kapitel 8.- 9 Arten der Diffusion.- 9.1 Diffusion aufgrund eines Konzentrationsgradienten.- 9.2 Diffusion aufgrund eines Gesamtdruckgradienten.- 9.3 Diffusion aufgrund äußerer Kräfte.- 9.4 Diffusion aufgrund eines Temperaturgradienten.- 10 Berechnen von Diffusionskoeffizienten.- 10.1 Diffusionskoeffizienten in Gasen.- 10.2 Diffusionskoeffizienten in Flüssigkeiten.- 10.3 Diffusionskoeffizienten in Feststoffen.- 10.3.1 Diffusions- und Permeationskoeffizienten in kompakten Feststoffen.- 10.3.2 Diffusionskoeffizienten in porösen Feststoffen.- 10.4 Knudsen-Diffusion.- Aufgabe zu Kapitel 10.

O autorze

Prof. Dr.-Ing. Alfons Mersmann has industrial background in chemical industry and was teaching process engineering at Technical University Munich for more than 30 years. His fields of scientific expertise are multi phase flow and solid interfaces.