Thermische Verfahrenstechnik

[StefanBieber]

Hallo zusammen,

Ich hoffe hier gibt es auch ein paar VT'ler die meine Fragen beantworten können. Es geht um die Aufgaben im Teilfach TVT von Prof. Mollekopf.

Direkt bei der 1. Übung, die 1. Aufgabe komme ich auf keinen Ansatz. Irgendwie muss man die Konzentrationen einbauen. Aber da hänge ich.

Bei der Übung 4 Aufgabe 2 (konti. Destillation). Dort finde ich auch keinen sinnvollen Ansatz. Klar ist, dass sich die Konzentration über die Länge ändert. Dampf und Flüssigkeit sind überall im Gleichgewicht. Aber wie mache ich die Bilanz daraus, so dass ich auf Faus komme?

Es wäre wirklich toll, wenn mir jemand bei meinen beiden Fragen weiterhelfen könnte.

[Uschoene]

Hallo Zusammen,

jedes Jahr scheinbar das gleiche. Habe auch als Fernstudent angefangen und war auf der Suche nach einer Lösung.

Mit einer Weile nachdenken und Buch zur Verdampfung bin auf folgendes gekommen:
- Hilfreich für die Lösung: Taschenbuch  der Verfahrenstechnik (Schwister; 3. Aufl.), S. 153 und 155
- kann man mittels "Blick ins Buch" bei Amazon gleich anschauen bzw. in der Bibliothek
- Skript von Prof. Mollekopf, S. 12
- Skizze machen wie in Thermo und mal alles antragen, was so gegeben ist
- 2 stoffdurchlässige Systeme! (Verdampfungsblase und "Heizrohr")
- Berücksichtigen, dass es nicht adiabat abläuft, sondern (Q.=1,06*Q.nutz)

a, Heizfläche für Erwärmen und Verdampfen
- Gleichung für die Wärmeübertragung aufstellen (Q.=k*A*delta T)
- Umstellen nach  Fläche A
- Überlegen welche Wärmemenge Q.Nutz beim Prozess benötigt wid (Erwärmen und Sieden)
- was jetzt fehlt sind die Massensträme:  P. und W. (Product- und Wastestrom) berechnen, mit dem Wissen das sich die Masse an Salz nicht ändert (deswegen stehen auch die Konzentrationen im Feed und dem Wastestrom drin)
- Einsetzen in die Gleichung für Q.nutz und berücksichtigen, dass die Siedetemperatur der Salzlösung höher ist, als nur 100°C von Wasser... (15K Temp. Unterschied zum Dampf laut Aufgabe...)
- Einsetzen in die Gleichung für A und fertig
Ergebnisse: P.=0,38889 kg/s, W. 0,11111kg/s,  Q.nutz=1015,62 kJ/s, A= 71,77m2

b) Heizdampfmenge
- Ansatz: Der Dampf wird vollständig kondensiert, hat aber hinterher noch Siedetemperatur
- damit ist die unter a) berechnete Wärme Q. gleich der Verdampfungswärme, die bei der Kondensation des Heizdampfes wieder frei wird
- 1. HS für stoffdurchlässige Systeme mit h2-h1=delta hvd
=> umstellen nach m.d
Ergebnis: m.d=0,4891kg/s

c, Heizfläche nur für Aufwärmung ohne Verdampfen bei k=800W/(m2K)
- Q. wie unter a, nur ohne Verdampfen
- Gleichung für Fläche A aus a, hernehmen und einsetzen
Ergebnisse: Q.nutz= 143,3786 kJ/s, A= 12,665 m2

Ohne Gewähr für Richtigkeit. Wenn es jemand bestätigen kann, bitte um Rückmeldung.

[align=left]Und falls ein paar Direktstudenten im Forum unterwegs sind:
[/align]
Ihr habt doch Übungen gehabt. Habt ihr vielleicht ein paar Musterlösungen?
=> Dann bitte Musterlösungen ins Forum stellen. Wir Fernstudis wären euch SEHR dankbar!

Viele Grüße
Uwe Schöneich

[Uschoene]

Hallo,

die zweite Aufgabe lässt sich analog zur ersten rechnen:

a) Productstrom P. (Verdampfter Brüdenstrom)
--> Formel siehe Aufgabe 1, mittels Konzentration von NaCl
Ergebnisse: W.=0,84kg/s; P.=3,36kg/s,

b) Heizdampfenergie Q.
--> cp der Lösung ist diemal unbekannt und muss erst berechnet werden

cp,Lösung=(h''br - delta(hvbr))/(P.*delta T)
Q,=h''br * P. + cp,Lösung*W.*delta T + Q.verlust

Ergebnisse: cp=1,4577 kJ/(kgK), Q.=9277,434 KW

c) Heizfläche A
--> wie bei 1)
Ergebnis: A=343,619m2

Viele Grüße
Uwe Schöneich

[Heili]

Indices sind in Klammern angegeben

Bei der 1. Aufgabe von Übung 1 stellt man zuerst die Gesamtmassebilanz auf und kürzt den Dampfmassestrom M(d) raus:

M(Br)=M(LE)-M(LA)

dies ist die erste Gleichung(I), wobei M Massenströme sind.

Danach stellt man eine Komponentenbilanz fürs Salz auf:
M(LE) * c(E)=M(LA) * c(A) die stellt man nach M(LA) um und erhält Gleichung II:

M(LA)=(M(LE) x c(E))/c(A)

aus I und II folgt:
M(Br)=M(LE)-M(LE)*(c(E)/c(A))= 0,38 kg/s

Als Nächstes wird die Energiebilanz aufgestellt:

M(LE)*cp(LE)*theta(null)+M(d)*h''(d)=M(d)*h''(d)+M(LA)*cp(LA)*theta(s)+M(Br)*h''(Br)+Q(Verlust)

umstellen:  M(LE)*cp(LE)*Theta(null)+M(d)*delta hv(D)=(M(LE)*cp(LE)-M(Br)*cp(w))*theta(s)+M(Br)*h''(Br)+Q(Velust)

Q(verlust)=0,06*Q(Nutz)

nach M(d) umstellen:

M(d)=(1,06*[M(Br)*delta hv(Br)+M(LE)*cp(LE)*(Theta s-Theta null)])/delta hv(d)=
      =0,489 kg/s


für Fläche: Q=k*A*delta T

A=[(M(d)*delta hv(d)-Q(verlust)]/k*delta T=67,7 m²

zu c)
mit Gleichung 50 aus dem Skript die Temperatur berechnen: delta T = 44,98K
damit neues A berechnen:

A=[M(LE)*cp(LE)*(theta s- theta null)]/k*delta T=3,98 m²

[Heili]

A=342,9 m²
M.(Br)=3,36 kg/s
Q=9256,96 kW

[Uschoene]

zu c)
mit Gleichung 50 aus dem Skript die Temperatur berechnen: delta T = 44,98K
damit neues A berechnen:

A=[M(LE)*cp(LE)*(theta s- theta null)]/k*delta T=3,98 m²

Hallo Heili,

danke für die RÜckmeldung und die Korrektur.

Ich komm mit einer Sache dabei nicht klar:
Wann verwende ich die nutzbare Temp. differenz (15K) und wann die logarithmische Temp. differenz aus Gl. 50 [delta T = (100,6-15)/ln(100,6/25=44,98K] ?
Ich verstehe ja, dass die nutzbare Temp.differenz in die log. Temp. diff. eingeht.
Nur, dass ich für die Erwärmung und Verdampfung die nutzbare Tempdifferenz hernehm und erst wenn ich nur die Erwärmung auf den Siedepunkt betrachte gehe ich auf log.?

Ich bin davon ausgegangen, es handelt sich um den gleichen Apperat, nur dass ich eben nicht bis zum Verdampfen komm... Mh. Rätselhaft.
=> Kannst du mir das erklären. Mit dem Skript komm ich an der Stelle nicht weiter.

Und noch eine Bitte: Kannst du das Bild "moz-screenshot.png" nochmal einfügen? Ist leider nicht richtig darstellbar.

Danke!!!
Uwe

[Uschoene]

Glaub ich habs jetzt erstanden.
 
Man muss nicht erst bei c) mit der Log Temp. differenz rechnen um auf die Fläche zu kommen,  sondern auch schon beim b)!
Das war mein Denkfehler!
 
Viele Grüße
Uwe

[Chemiker]

Hallo,

ich komme bei Ü1 Aufg. 2 komme ich nicht auf auf Q= 9256,96 kW, sondern auf Q=8240,15 kW.

M(d) = 3,74 kg/s, delta T habe ich 90 K (105°C - 15°C) genommen und die Formel für M(d) von Aufg.1 verwendet. cp=1,4577

Q=delta hvd * M(d)

Irgendwo muss der Fehler sein. Verwende ich delta Tm kommt auch ein anderer Wert raus.

Vielen Dank für die Antworten:)

Gruß
Frederic Gerke

[Chemiker]

Ich komme jetzt auf Q=9277,434 kW. Wann benutze ich Tm für die Berechnung und wann delta T der Salzlsg.?

Meine Werte sind: cp=2,1374 Forme: siehe Uschoene
Tm=61,3774 K

Gibt es für die Übungsaufgaben Lösungswege oder die Ergebnisse.

Gruß

Frederic

[Uschoene]

Wann benutze ich Tm für die Berechnung und wann delta T der Salzlsg.?

Hi Frederic,

die nutzbare Temp differenz gibt nur die Differenz zwischen Dampf und Salzlösung an.
=> Damit kannst du die Temp. der Salzlösung von 105,6 °C berechnen.

für die Berechnung der übertragenen Wärme zwischen Topf und Rohr mit
Q.=k*A*deltaTm
brauchst du bei Aufgabe 1+2 die logarithmische Temperaturdifferenz, so wie es Heili oben beschrieben hat.

Für Fragen warum:

• Skript TVT S.21, oder
• Skript Thermodynamik Teil II Wärmeübertragung S. 122f
• oder Fachbuch

Ich glaub Heili ist Direktstudent. Von daher wird das schon stimmen.
Viel Spass bei den weiteren Aufgaben.
Sind auch sehr knifflig.:sorcerer:
Uwe

[Chemiker]

Hallo,

hat jemand die Lösungen von Ü2 - Ü5 in TVT?

Danke

Gruß Frederic

[Uschoene]

1. Massenströme:
 K2.=200kg/h
B1.=B2.=400kg/h
K1.=600kg/h

2. Konzentration x1
x1=0,1666

[Uschoene]

a) Konzentrationen gasf. Phase yB, theta=60°C
=> Raoultsches Gesetz + relative Flüchtigkeit a
a=2,743
yB=0,6465

b+c)
=> x mittels Gesamtdruck= Summe Partialdrücke berechnen
=> a mit Hilfe der Sättigungsdrücke ausrechnen
=> y mit x und a ausrechnen wie unter a)
Ergebnisse: siehe Tabelle/Grafik

[Chemiker]

Danke

[Chemiker]

Übung2: Bilanzen1: Kühlkreislauf

1. m= 28,708 kg
2. m= 0,531 kg, w= 1,85%
3. m(trLuft)= ?
4. m(Abfall)= 0,037 kg, m(Frischw.)= 0,568 kg

Den Massenstrom habe ich jetzt nicht, ich denke das ist in kg/s.

Danke für die Antworten

Frederic