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Mechanische Verfahrenstechnik

E-Book

$80.99

Mechanische Verfahrenstechnik

Matthias Bohnet (Editor)

ISBN: 978-3-527-66358-3 May 2012 287 Pages

Description

Auf dem neuesten Stand - die Mechanische Verfahrenstechnik. Die Gliederung des Buches: - Charakterisierung disperser Systeme, - Feststoff/ Fluid-Str mungen, - Mechanische Trennverfahren, - Zerkleinern, - Agglomerieren, - Mischen, - Lagern von Sch ttg tern, - Hydraulischer und pneumatischer Transport, - Moderne Behandlung und Betrachtung der wichtigsten Gebiete der Partikeltechnik. Die Besonderheit dieses Fachgebietes liegt darin, dass in fast allen Verfahren der stoffwandelnden Industrie mechanische Prozesse mit Partikelsystemen eine herausragende Rolle spielen. Und dies bei einer au ergew hnlichen Heterogenit t der Stoffsysteme und Partikelgr en, die acht Zehnerpotenzen umfassen. In Anbetracht der Komplexit t und Spannbreite des Gebietes finden Praktiker in der Industrie, Studenten und Dozenten der Technischen Chemie, der Verfahrenstechnik und des Chemieingenieurwesens in dieser Auskoppelung aus Winnacker-K chler, Band 1 (Wiley-VCH, 2004), eine kompetente Einf hrung aus der Feder von Experten.

Haufig benutzte Formelzeichen x

Herausgeber und Autoren xv

Vorwort xvii

1 Einfuhrung 1
Matthias Bohnet

2 Charakterisierung disperser Systeme 4
Reinhard Polke, Bernd Sachweh

2.1 Eigenschaften disperser Systeme 4

2.1.1 Ziel einer Charakterisierung 4

2.1.1.1 Eigenschaftsfunktion – Produktmodell 4

2.1.1.2 Prozessfunktion – Prozessmodell 7

2.1.1.3 Kontrolle des Prozessumfeldes 11

2.1.1.4 Modellbildung 11

2.1.2 Definition der Messaufgaben und Nutzung der Messdaten 12

2.1.3 Eigenschaften von Einzelpartikeln 13

2.1.4 Eigenschaften von Partikelkollektiven 20

2.1.5 Verteilungen und Mittelwerte von Partikeleigenschaften 21

2.1.6 Mischungszustand und Anordnung 33

2.1.7 Stabilitat und Kinetik von dispersen Zustanden 34

2.2 Messmethoden fur Partikeleigenschaften und ihre physikalischen Grundlagen 36

2.2.1 Messmethoden fur Einzelpartikeln 39

2.2.1.1 Z_hlverfahren zur Ermittlung von Partikelgroßenverteilungen 39

2.2.1.2 Haftkraftmessungen 50

2.2.1.3 Festigkeit von Agglomeraten 51

2.2.1.4 Porosit_tsmessung 52

2.2.2 Messmethoden am Partikelkollektiv 53

2.2.2.1 Methoden zur Großenbestimmung 53

2.2.2.2 Porosit_tsmessung 60

2.2.2.3 Festigkeitsmessung 61

2.2.2.4 Integrale Messmethoden 62

2.2.2.5 Partikelanordnung 65

2.3 Messmethoden fur veranderliche Zustande 66

2.3.1 Messverfahrenstechnik 67

2.3.2 Online-Charakterisierung 76

2.4 Qualit_tssicherung beim Einsatz von Messmethoden 79

2.5 Ausblick 81

3 Feststoff/Fluid-Stromungen 84

3.1 Bewegungen von Feststoffpartikeln in stromenden Fluiden 84
Jurgen Raasch

3.1.1 Bewegung einer einzelnen wandfernen Partikel in einer stationaren laminaren Stromung 84

3.1.2 Wandeinfluss 89

3.1.3 Stromungswechselwirkung von Partikeln 89

3.2 Stromung durch Packungen und Wirbelschichten 90
Otto Molerus

3.2.1 Druckverlust bei der Packungsdurchstr_mung 90

3.2.2 Verfahrensprinzip der Fluidisation, Vor- und Nachteile 92

3.2.3 Ausdehnungsverhalten der homogenen (Fl_ssigkeits/Feststoff) Wirbelschicht 93

3.2.4 Lockerungspunkt (Minimalfluidisation) 94

3.2.5 Wirbelschicht-Zustandsdiagramm 95

3.2.6 Schuttguttypen 97

3.2.7 Lokale Struktur der Gas/Feststoff-Wirbelschichten 98

3.2.8 Technische Anwendungen des Wirbelschichtprinzips 100

4 Mechanische Trennverfahren 101

4.1 Kennzeichnung einer Trennung 101

Kurt Leschonski

4.2 Abscheiden von Partikeln aus Gasen 103

4.2.1 Beurteilung von Abscheidern 104
Friedrich Loffler

4.2.2 Ermittlung des Trenngrades 105
Friedrich Loffler

4.2.3 Zyklonabscheider 106
Matthias Bohnet

4.2.3.1 Umfangsgeschwindigkeit 109

4.2.3.2 Grenzpartikelgr_ße 110

4.2.3.3 Fraktionsabscheidegrad 111

4.2.3.4 Gesamtabscheidegrad 112

4.2.3.5 Druckverlust 113

4.2.4 Nassabscheider 114
Matthias Bohnet

4.2.4.1 Bauarten von Nassabscheidern 114

4.2.4.2 Abscheideleistung 119

4.2.5 Filter 120
Eberhard Schmidt

4.2.6 Elektrische Abscheider 123

Eberhard Schmidt

4.3 Klassieren in Gasen 125
Eberhard Schmidt

4.3.1 Verfahrensschritte des Windsichtens 125

4.3.2 Gegenstrom-Windsichter 126

4.3.2.1 Spiralwindsichter 127

4.3.2.2 Abweiseradsichter 128

4.4 Abscheiden von Feststoffen aus Flussigkeiten 129
Harald Anlauf

4.4.1 Systematik der mechanischen Fest/Flussig-Trennverfahren 129

4.4.2 Suspensionsvorbehandlung zur Verbesserung der Trennbarkeit 131

4.4.3 Kombinationsschaltungen von Trennapparaten 132

4.4.4 Diskontinuierlich und kontinuierlich arbeitende Trennapparate 132

4.4.5 Dichtetrennverfahren 134

4.4.5.1 Flotation 134

4.4.5.2 Sedimentation 135

4.4.6 Filtrationsverfahren 138

4.4.6.1 Oberflachenfiltration 138

4.4.6.2 Tiefenfiltration 145

4.4.7 Trennung im elektrischen oder magnetischen Feld 148

4.4.8 Kriterien zur Auswahl von Fest/Flussig-Trennapparaten 149

5 Zerkleinern 149
Klaus Schonert

5.1 Grundlagen 150

5.1.1 Partikelbruch 150

5.1.2 Zerkleinerungstechnische Partikeleigenschaften 154

5.1.2.1 Partikelfestigkeit 154

5.1.2.2 Bruchwahrscheinlichkeit 155

5.1.2.3 Partikelgroßenverteilungen nach Beanspruchung 156

5.1.2.4 Bruchanteil und Bruchfunktion 157

5.1.2.5 Sprod-plastischer Ubergang 159

5.1.3 Mechanische Aktivierung 160

5.2 Zerkleinerungsmaschinen 162

5.2.1 Brecher 163

5.2.2 Mahlkorpermuhlen 166

5.2.3 Walz- und Walzenmuhlen 172

5.2.4 Prallmuhlen 174

5.3 Modellierung der Zerkleinerungskinetik 180

6 Agglomerieren 183
Helmar Schubert, Stefan Hogekamp

6.1 Physikalische Grundlagen der Agglomeration – Wechselwirkungskrafte 183

6.1.1 Festkorperbrucken 184

6.1.2 Grenzflachenkrafte und Kapillardruck an freibeweglichen Flussigkeitsoberfl achen (kapillare Haftkrafte) 185

6.1.3 Adhasions- und Kohasionskrafte in nicht freibeweglichen Bindemittel-brucken 186

6.1.4 Anziehungskrafte zwischen den Festkorperteilchen 187

6.1.5 Vergleich zwischen Haftkraften 190

6.1.6 Einfluß von Rauigkeiten auf die Haftkrafte 192

6.1.7 Haftkraftverstarkung durch Krafteinwirkung 194

6.1.8 Haftkrafte in flussiger Umgebung 195

6.1.9 Messung von Haftkraften 196

6.2 Grundverfahren des Agglomerierens 198

6.2.1 Aufbauagglomeration 198

6.2.2 Pressagglomeration 205

6.2.3 Agglomeration durch Trocknung 206

6.2.4 Sintern 207

6.3 Eigenschaften von Agglomeraten 208

6.3.1 Porositat und Porengroßenverteilung 208

6.3.2 Festigkeit 209

6.3.3 Wiederbefeuchtungsverhalten 210

6.3.4 Weitere Eigenschaften 213

7 Mischen 213
Karl Sommer

7.1 Ablauf von Mischvorgangen 213

7.2 Mischgute 215

7.2.1 Definition der Mischgute 215

7.2.2 Probengroßenabhangigkeit der Mischgute 215

7.2.3 Mischgute bei dispersen Systemen 216

7.2.4 Praktische Mischguteermittlung 217

7.3 Ruhren 218

7.3.1 Ruhrkessel, Ruhrorgane 218

7.3.2 Leistungsbedarf 218

7.3.3 Mischzeit 220

7.3.4 Warmeubertragung; Suspendieren und Dispergieren 221

7.4 Mischen in Rohrleitungen 224

7.5 Mischen von Massen, Teigen und Schmelzen 224

7.6 Mechanismen des Pulvermischens 225

7.6.1 Absatzweise Vermischung 225

7.6.2 Kontinuierliche Vermischung 227

7.6.3 Feststoffmischer 228

8 Lagern von Schuttgetern 230
Jorg Schwedes

8.1 Fließverhalten von Schuttgetern230

8.1.1 Fließkriterien 231

8.1.2 Verhalten realer Schuttgetern 232

8.2 Dimensionierung von Silos 235

8.2.1 Probleme, Fließprofile 235

8.2.2 Vermeidung von Br_ckenbildung 236

8.2.3 Austraghilfen, Austragorgane 238

8.2.4 Siloauslegung aus statischer Sicht 239

9 Hydraulischer und pneumatischer Transport 240
Otto Molerus

9.1 Hydraulischer Transport 240

9.2 Pneumatischer Transport 241

9.2.1 Vor- und Nachteile der pneumatischen Forderung 241

9.2.2 Forderzustande 242

9.2.3 Stationare Forderzustande im horizontalen Rohr 244

9.2.4 Anlagen zur pneumatischen F_rderung 248

10 Literatur 252

Stichwortverzeichnis 263

Inhalt ix