Wärme- Und Stoffaustausch in Arbeitsdiagrammen Auf Projektiver Grundlage

ISBN-13: 9783540026136 / Niemiecki / Miękka / 1960 / 142 str.

Werner Matz

Opis

Die in diesem Buche niedergelegten Ausfiihrungen fiber d n Warme und Stoffaustausch in der Verfahrenstechnik sind beziiglich ihrer Dar stellungsart auf der Geometrie der Lage und auf dem Begriff des Doppelverhaltnisses der Projektiven Geometrie aufgebaut. Es zeigt sich, daB durch diese lVIethode insbesondere der Stoffaustausch zwi schen zwei Phasen anschaulich dargestellt werden kann. Wie nutz bringend und allumfassend solche geometrischen Hilfsmittel sein konnen und dariiber hinaus neue Erkenntnisse zutage fordern, hat sich bereits in dem von CLAPEYRON 1)1 eingefiihrten p-v-Diagramm, in den von GIBBS 2], VAN DER WAALS 3], KORTEWEG 4], lVIOLLIER 5] und BOSNJAKOVIC 6] benutzten zeichnerischen Verfahren gezeigt. Gerade das in der Geometrie der Lage 7] und in der Projektiven Geo metrie 8] meistens nur fiir rein zeichnerische Zwecke benutzte "V oll standige Viereck" mit seinen harmonischen Beziehungen eignet sich besonders dort gut, wo der Warme- und Stoffaustausch zwischen zwei Phasen vonstatten geht. Vielleicht mag nicht jeder Verfahrensingenieur oder -chemiker sofort die Niitzlichkeit der Anwendung dieser in dem Buche verwendeten lVIethoden erkennen, weil ihm im Augenblick der Vorteil nicht in klingender lVIiinze angebbar erscheint. Ich mochte hierzu die treffenden Worte unseres groBen Nobelpreistragers Prof. OTTO HAHN erwahnen 9], die er iiber den Grund ausgesprochen hat, warum sich der lVIensch mit der Wissenschaft beschiiftigt: "Aber es gibt auch ein Wissenwollen, das unabhangig ist von solchen zweckhaften Vorstellungen. Es muB auch den Wunsch geben, einfach weiterzuwandern auf dem Wege, den GroBe vor uns gegangen sind, und den N achkommenden die lVIethoden wissenschaftlichen Erkenntnis triebes weiterzugeben ohne unmittelbaren Niitzlichkeitsstandpunkt.

Spis treści

I. Die technische Deutung des harmonischen Doppelverhältnisses.- 1. Die Harmonie beim Wirken von mechanischen Kräften.- a) Das Wirken von Parallelkräften.- 1. Aufgabe. Zu 3 Punkten den 4. harmonischen zu finden mittels Kraftmomente.- b) Getrennte Punktpaare.- 2. Die Harmonie beim Wirken der Massen.- II. Die Darstellung des Wärme- und Stoffaustausches in Arbeitsdiagrammen.- 1. Geometrische Definition von vier harmonischen Punkten.- 2. Aufgabe. Zu 3 Punkten den 4. harmonischen zu finden mittels des Vollständigen Vierecks.- 3. Aufgabe. Zu 2 Fundamentalpunkten und einem außenliegenden Punkt den 4. harmonischen innenliegenden Punkt zu konstruieren.- 2. Die harmonischen Beziehungen bei den Wärmeaustauschern.- a) Gleichstrom- und Gegenstromkühler.- 4. Aufgabe. Berechnung der Grenztemperaturen für Gleich- und Gegenstrom.- 5. Aufgabe. Lösung von Aufgabe 4 mit Vollständigem Viereck 21 Kurveneigenschaften beim Kühler.- Kurveneigenschaften beim Kühler.- b) Lage und Bedeutung der Trennpunkte B und D zu den Fun- damentalpunktenA und C.- 6. Aufgabe. Kühlflächen von Gleichstrom- und Gegenstromkühler.- c) Gleichstrom- und Gegenstromanwärmer.- d) Die Abhängigkeit von t? und ? beim Kühler und An wärmer.- e) Der reine Wärmeaustauscher für ?.- 7. Aufgabe. Austauschfläche für reinen Wärmeaustausch im Gegenstrom.- 8. Aufgabe. Austauschfläche für reinen Wärmeaustausch im Gleichstrom.- 9. Aufgabe. Vergleich zwischen Gleichstrom- und Gegenstromkühler.- f) Praktische Berechnung der Gegenstrom-Wärmeaustauscher auf Grund der Lage des äußeren harmonischen Punktes.- 10. Aufgabe. Grenztemperatur für Gegenstromkühler.- 11. Aufgabe. Kühler (?1 = 0,75) und Anwärmer (?2 = 1,25).- 12. Aufgabe. Gegenstromkühler und Gegenstromanwärmer.- 3. Die harmonischen Beziehungen bei den Rektifiziersäulen.- a) Allgemeines.- b) Die Verstärkungssäule.- Der Verstärkungspol D.- Der Austauschpol A.- Der Mischpol M.- c) Praktische Anwendungen der projektiven Beziehungen.- 13. Aufgabe. Abhängigkeit des Rücklauf Verhältnisses vd von x.- 14. Aufgabe. Austauschpol A bei zunehmender Verdampfungsenthalpie.- 15. Aufgabe. Sonderfall konstanter Verdampfungsenthalpie.- 16. Aufgabe. Wärme- und Stoffaustausch in der Verstärkungssäule im Vollständigen Viereck.- 17. Aufgabe. Vergleich zwischen McCabe-Thiele- und Mollier-i-x-Diagramm.- 18. Aufgabe. Verdampfungswärme G ? i des aufsteigenden Dampfes für vd = ?.- 19. Aufgabe. Anfahren einer Verstärkungssäule.- d) Die Abtriebssäule.- e) Die kombinierte Verstärkungs- und Abtriebssäule der kontinuierlichen Destillation.- ?) Die Hauptgerade.- ?) Beziehtmgen zwischen der McCabe-Tineleschen Darstellung und der im Mollierschen i-x-Diagramm.- ?) Lösung von Aufgaben.- 20. Aufgabe. Gleichgewichtskurve auf projektiver Grundlage.- 21. Aufgabe. Tangenten an Gleichgewichtskurve.- 22. Aufgabe. Dieselbe Gleichgewichtskurve für Molenbruch und Gewichtsbruch.- 23. Aufgabe. Umrechnungskurve Mol.-% in Gew.-% ist gleichseitige Hyperbel.- 24. Aufgabe. Verstärkungs- und Abtriebshyperbel.- 1. Verstärkimgskurve.- 2. Abtriebskurve.- 25. Aufgabe. Geringere Bodenzahl bei abnehmender Verdampfungsenthalpie.- 4. Die harmonischen Beziehungen bei der Extraktion.- a) Allgemeines.- b) Das Darstellungsdreieck.- 26. Aufgabe. Herstellung eines Dreistoffgemisches aus einem Zweistoffgemisch.- 27. Aufgabe. Beweis der Geradlinigkeit der Konnoden.- c) Die Bedeutung der Mischungslücke und ihrer Konnoden für die Extraktion.- 28. Aufgabe. Die Schichtenzuordnungskurve in der Mischungslücke.- 29. Aufgabe. Bedeutung der partiellen molaren Freien Enthalpie für die Konnoden der Mischungslücke.- d) Das Vollständige Viereck bei der Extraktion.- 30. Aufgabe. Benzol bei Pyridin- und Essigsäureextraktion.- 31. Aufgabe. Bedingungen für Kaltextraktion von Pyridin-Was- ser-Gemischen.- 32. Aufgabe. Rechnerisches Verfahren bei strenger Forderung von kleinen Gehalten in der Raffinatphase.- 33. Aufgabe. Verhältnis von Dampfverbrauch bei Pyridin-Wasser- Gemischen durch Destillation und Extraktion.- III. Schlußbetrachtungen über das Vollständige Viereck im Dienste des Wärme- und Stoffaustausches.- Schrifttum.- Namen- und Sachverzeichnis.