Klausur Thermische Verfahrenstechnik

[Joh234]

Die Aufgaben der Klausur TVT, ausgestaltet von Frau Dr. Ohle:

1 Aufgabe: Gegeben war ein McCabe-Thiele-Diagramm, die Molenbrüche von Feed (0,4), Waste (0,05) und Produkt (0,9), sowie die Höhe einer Kolonne (22,5m)
a) Berechnen des Schnittes
b) Welche Annahmen werden getroffen, damit das McCabe-Thiele-Diagramm verwendet werden darf?
c) Berechnen des HETP (Einzeichnen der Stufen ins McCabe-Thiele-Diagramm, und dann teilen der Kolonnenhöhe durch die Stufenzahl)
d) Einzeichnen der gasseitigen und flüssigkeitsseitigen Triebkraft im McCabe-Thiele-Diagramm für eine Stufe
e) Berechnen des HTU_g,ov (Ermitteln des NTU_g,ov (idealerweise grafisch), und dann teilen der Kolonnenhöhe durch den NTU_g,ov)
f) Belastungskennfeld Bodenkolonne: Was passiert, wenn zu geringer/zu großer Gasstrom vorliegt?
g) Vergleich von McCabe-Thiele-Diagramm mit Stufenkonstruktion bei ideal physikalischer Absorption

2. Aufgabe: Gegeben war ein Ponchon-Savarit-Diagramm, die Konzentrationen von Feed, Waste und Produkt waren die gleichen wie in Aufgabe 1
a) Bestimmen des minimalen Rücklaufes
b) Bestimmen der Stufenanzhl für das zweifache des minimalen Rücklaufes
c) Minimale Stufenanzahl bestimmen, und wann diese Betriebweise sinnvoll ist
d) Beschreiben der Trennung azeotroper Gemische mittels Rektifikation
e) Vergleich eines weiteren Thermischen Trennverfahrens mit der Rektifikation (2 Gemeinsamkeiten, 2 Unterschiede)
f) Weshalb herrscht bei der Konvektionstrochnung erst konstante Trocknungsgeschwindigkeit vor, und später nicht mehr?

Ziemlich faire Klausur, zeitlich passt das auch so weit, aber man sollte nicht trödeln. Für die Aufgabe 2c) war es clever, sich ein zweites Diagramm geben zu lassen, da das Ganze in einem Diagramm doch recht unübersichtlich geworden wäre.

[Ino]

Klausur Sommersemester 2020

Aufgabe 1:
Gegeben war ein Ponchon-Savarit-Diagramm und x_F=0,35; x_P=0,95; x_w=0,05 sowie der Schnitt von 0,5. Vollständige Kondensation, Feed siedend flüssig.
a) minimales Rücklaufverhältnis bestimmen
b) theoretische Stufenanzahl für v=2,5*v_min bestimmen
c) auf welcher Stufe befindet sich der Feedzulauf
d) Berechnung des abzuführenden Kondesatorwärmestroms auf den Feed bezogen
e) was sind azeotrope Gemische und wie kann man diese mit der Rektifikation trennen?
f) wie verändern sich bei einem einstufigen Trockner die folgenden Größen des Luftstroms während der Trocknung des Festguts: rel. Luftfeuchte, Temperatur T, Enthalpie h, Beladung Y

Aufgabe 2:
Absorptionskolonne, gegeben: Y_a=0,025; Inertgasstrom= 500 Kmol/h; HTUg,ov=1,4m, H=6m; rho_g=1,8 kg/m^3; M_gemittelt=28 g/mol
a) Austrittsbeladung Y_e berechnen; ganz unten stand als Anmerkung, dass sich über dem Absorbens kein Partialdruck bildet
b) Durchmesser der Füllkörperkolonne nach Mackowiak berechnen (geg: rho_l=945 kg/m^3; sigma_l=0,03 N/m; epsilon=0,93; a=500 m^2/m^3; phi_l=0,2)
c) 3 Unterschiede zwischen physikalischer und chemischer Absorption nennen und erklären
d) weiteres Verfahren zur selektiven Entfernung einer Komponente aus einem Gasstrom nennen und Wirkungsweise beschreiben
e) was passiert, wenn der Gasvolumenstrom in einer Bodenkolonne zu klein ist?

[InfernalSaaahne]

Klausur "Vertiefung der thermischen Verfahrenstechnik" (TVT2) SoSe 2021 von Dr. Köhler
Bearbeitungszeit 90min

VT = Verstärkungsteil, AT = Abtriebsteil

geg.: Rektifikation, x_w, x_F, x_P, omega (thermodyn. Trennfaktor), v (Rücklaufverhältnis), siedend flüssig, HTU_AT, H_VT
a) H_AT, Höhe Gesamtkolonne (grafisch!)
b) NTU_VT, HTU_VT
c) 2-Film-Theorie: Verlauf an der Phasengrenzfläche skizzieren und Annahmen, die zu diesem führen beschreiben
d) weiteres Verfahren zur L-L-Trennung, Unterschied zur Rektifikation

geg.: Werte aus Aufg. 1, Feedstrom F [kg/h], T_mittel [°C], p [bar], M_mittel [kg/kmol], Gasgeschwindigkeit bei 70% der maximalen Gasgeschwindigkeit, rho_L, sigma_L [N/m], epsilon, phi_L, a [m^2/m^3]
a) Berechnung aller inneren Dampf- und Flüssigkeitsströme je im VT und AT
b) VT: Berechnung der Gasgeschwindigkeit
c) Mackowiak: Berechnung c_f
d) Füllkörperschüttung: Was passiert bei zu wenig Flüssigkeitsgeschwindigkeit?
e) 2 weitere Rektifikationsverfahren zur Trennung ternärer Stoffgemische erklären