Mechanische Verfahrenstechnik und ihre Gesetzmäßigkeiten (eBook)

Vorwort 5
1 Einleitung 13
2 Beschreibung von Partikeln und Partikelkollektiven 17
2.1 Disperse Systeme 17
2.2 Der Äquivalentdurchmesser als Feinheitsmerkmal 18
2.3 Die spezifische Oberfläche als Feinheitsmerkmal 20
2.4 Verteilungskurven 22
2.5 Standard-Verteilungen 24
2.6 Kenngrößen aus Verteilungen 26
2.7 Verfahren zur Partikelgrößenanalyse 26
2.8 Verfahren zur Oberflächenbestimmung 37
2.9 Übungsaufgaben 39
2.9.1 Übungsaufgabe Partikelgrößenverteilung 39
2.9.2 Übungsaufgabe Oberflächen 40
2.10 Formelzeichen für Kapitel 2 41
3 Bilanzierung und Beschreibung von Trenn- und Mischvorgängen 43
3.1 Konzentrationsmaße 43
3.2 Bilanzierung 45
3.3 Abscheidegrad 46
3.4 Verteilungsdiagramm 47
3.5 Trenngrad 50
3.6 Kenngrößen der Abscheidung: Trennkorngröße und Trennschärfe 51
3.7 Kennzeichnung des Mischungszustands 52
3.8 Mischungszusammensetzung und Probengröße 54
3.9 Mischgüte und Mischzeit 56
3.10 Übungsaufgaben 57
3.10.1 Übungsaufgabe Bilanzierung 57
3.10.2 Übungsaufgabe Homogenität 58
3.11 Formelzeichen für Kapitel 3 59
4 Trennung von Partikeln in Kraftfeldern 63
4.1 Trennung im Schwerefeld 63
4.1.1 Stationäre Sinkbewegung im Schwerefeld 63
4.1.2 Ölabscheider 74
4.1.3 Sedimenter 76
4.1.4 Windsichter 80
4.1.5 Staubkammer 81
4.1.6 Nassstromklassierung 83
4.2 Trennung im Fliehkraftfeld 84
4.2.1 Partikelbewegung im Zentrifugalfeld 84
4.2.2 Sedimentationszentrifuge 89
4.2.3 Zyklone 95
4.2.4 Tropfenabscheider 99
4.2.5 Abweiseradsichter 100
4.3 Trennung im elektrischen Feld 103
4.3.1 Elektroentstauber 103
4.3.2 Erzeugung der Ladungen und Aufladung der Partikeln 104
4.3.3 Partikelbewegung im elektrischen Feld 106
4.3.4 Abscheidung an der Niederschlagselektrode 111
4.4 Übungsaufgaben 112
4.4.1 Übungsaufgabe Sedimenter 112
4.4.2 Übungsaufgabe Steigrohrsichter 113
4.4.3 Übungsaufgabe Zentrifuge 114
4.4.4 Übungsaufgabe Zyklon 115
4.4.5 Übungsaufgabe Elektroabscheider 115
4.5 Formelzeichen für Kapitel 4 116
5 Durchströmung von Partikelschichten 119
5.1 Ruhende Schüttungen konstanter Dicke (Festbetten) 119
5.1.1 Druckverlustgleichung 119
5.1.2 Porosität und Schüttdichte 121
5.1.3 Hydraulischer Durchmesser einer Schüttung 124
5.1.4 Durchströmungsgleichung für Schüttungen 128
5.1.5 Laminare Schüttungsdurchströmung 129
5.2 Kuchenfiltration 130
5.2.1 Herleitung der Filtergleichung 130
5.2.2 Filtration bei konstantem Volumenstrom 133
5.2.3 Filtration bei konstantem Druck 134
5.3 Filterapparate für Suspensionen 135
5.3.1 Rahmenfilterpresse 135
5.3.2 Vakuumfilter 139
5.4 Filterzentrifugen 145
5.5 Staubfiltration 150
5.6 Wirbelschichten (Fließbetten) 153
5.7 Pneumatische Förderung 157
5.7.1 Einsatzbedingungen und Förderzustände 157
5.7.2 Zustandsdiagramm einer Förderanlage 159
5.7.3 Dünnstromförderung 161
5.7.4 Dichtstromförderung 162
5.8 Übungsaufgaben 169
5.8.1 Übungsaufgabe Schüttschicht 169
5.8.2 Übungsaufgabe Druckfilter 170
5.8.3 Übungsaufgabe Bandfilter 171
5.8.4 Übungsaufgabe Wirbelschicht 172
5.9 Formelzeichen für Kapitel 5 173
6 Oberflächenprozesse 177
6.1 Feststoffzerkleinerung 178
6.1.1 Bindungen und Materialeigenschaften 178
6.1.2 Materialverhalten und Formänderungsarbeit 179
6.1.3 Bruchbedingung 181
6.1.4 Zerkleinerungsenergie und Partikelgröße 185
6.1.5 Zerkleinerungshypothesen 186
6.1.6 Wirkungsgrade, Effektivität und Mahlbarkeit 188
6.1.7 Beanspruchungsarten 189
6.1.8 Druckzerkleinerung 190
6.1.9 Schlagzerkleinerung 198
6.1.10 Prallzerkleinerung 203
6.1.11 Schneidzerkleinerung 208
6.2 Flüssigkeitszerstäubung 210
6.2.1 Einsatzbeispiele 210
6.2.2 Oberflächenspannung und Zerstäubungsenergie 211
6.2.3 Tropfenbildungsmechanismen 214
6.2.4 Zerstäuberdüsen 219
6.3 Dispergierung in flüssiger Phase 221
6.3.1 Anwendung 221
6.3.2 Mechanismen beim Emulgieren 222
6.3.3 Stabilisierung 224
6.3.4 Emulgierapparate 224
6.4 Agglomeration 227
6.4.1 Einsatzbeispiele 227
6.4.2 Bindemechanismen und Verfahren 228
6.4.3 Anschmelzagglomeration (Sintern) 228
6.4.4 Aufbaugranulation 229
6.4.5 Pressagglomeration 237
6.5 Übungsaufgaben 240
6.5.1 Übungsaufgabe Mahlleistung 240
6.5.2 Übungsaufgabe Mahlbarkeit 241
6.5.3 Übungsaufgabe Walzenmühle 241
6.5.4 Übungsaufgabe Zerstäubung 242
6.6 Formelzeichen für Kapitel 6 243
7 Mischprozesse 247
7.1 Einteilung der Mischprozesse 247
7.2 Homogenisiermechanismen 249
7.3 Statisches Mischen 252
7.4 Dynamisches Mischen von Flüssigkeiten (Rührtechnik) 254
7.4.1 Rührertypen 254
7.4.2 Dimensionsanalytische Betrachtung 257
7.4.3 Leistungscharakteristik einer Rühranordnung 260
7.4.4 Trombenbildung und Froudezahl 263
7.4.5 Homogenisieren durch Rühren 266
7.4.6 Suspendieren 270
7.4.7 Emulgieren 272
7.4.8 Begasen 273
7.4.9 Wärmeaustausch 276
7.4.10 Maßstabsvergrößerung von Rühranordnungen 277
7.5 Dynamisches Mischen körniger Stoffe 281
7.6 Teilen und Verteilen 285
7.7 Übungsaufgaben 288
7.7.1 Übungsaufgabe Leistungscharakteristik 288
7.7.2 Übungsaufgabe Homogenisierung 289
7.7.3 Übungsaufgabe Maßstabsvergrößerung 289
7.8 Formelzeichen für Kapitel 7 290
8 Lösungen der Übungsaufgaben 295
Literaturverzeichnis 315
Sachregister 317
Personenverzeichnis 327