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Leseprobe zu
„Verfahrenstechnik für Ingenieure“
von Karl Schwister und Volker Leven
Print-ISBN: 978-3-446-46481-0 E-Book-ISBN: 978-3-446-46500-8
Weitere Informationen und Bestellungen unter
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© Carl Hanser Verlag, München
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Vorwort
Das Lehr- und Übungsbuch Verfahrenstechnik für In-genieure
bietet eine kompakte, verständliche und an den Bedürfnissen der
Praxis ausgerichtete Gesamt-darstellung über den vielfältigen und
weit verzweig-ten Bereich der Verfahrens technik. Es gibt eine
ers-te Einführung in die notwendigen Grundlagen wie Thermodynamik,
Kinetik, Katalyse, Strömungstech-nik sowie Statistik und behandelt
natürlich die Grundverfahren der Mechanischen und Thermi-schen
Verfahrenstechnik sowie die Chemische Re-ak tionstechnik. Neben den
zahlreichen Übungsauf-gaben und Exkursen wird auch dem Fachfremden
ein Einstieg in diese wichtige Ingenieurdisziplin er-möglicht.
Die Abgrenzung der vier Teilbereiche erfolgt nach traditionellem
Verständnis. Danach basieren die Grundoperationen der Mechanischen
Verfahrens-technik im Wesentlichen auf den Grundgesetzen der
Mechanik. Hinzu kommen die in der Thermischen Verfahrenstechnik
zusammengefassten Gesetzmäßig-keiten des Stoff- und
Wärmetransports. Das kom-plexe Gebiet der Chemischen
Reaktionstechnik be-schäftigt sich mit chemischen Umsetzungen, für
deren quantitative Beschreibung sowohl die Ther-modynamik als auch
die Kinetik benötigt wird. Bei der Anwendung der dargelegten
Theorien und Be-rechnungsmethoden stoßen Studenten und Absol-venten
häufig auf Probleme, die den Einstieg in Lehrveranstaltungen,
Seminare oder Praktika er-schweren.
Die Zielsetzung des vorliegenden Lehr- und Übungsbuches besteht
darin, den Studenten der Fach- und Vertiefungsrichtungen
Verfahrenstechnik, Biotechnologie, Lebensmitteltechnologie, Pharma-
und Kosmetikindustrie, Kunststoffindustrie, Metall-verarbeitung,
Bergbau und Hüttenwesen sowie einer Reihe von Industrie- und
Umweltbereichen das nö-tige Grundwissen einerseits, aber auch eine
Auf-gaben samm lung von Berechnungsbeispielen und Stoffdaten
andererseits, zur schnellen und erfolgrei-chen Einarbeitung an die
Hand zu geben.
Ausführliche Übungsbeispiele mit Lösungen so-wie Stoffdaten,
Glossar und Formeln sind auf plus.hanser-fachbuch.de abrufbar.
Weitere Informa-tionen für den Download der Daten finden Sie auf S.
399.
Besonders bedanken möchten wir uns bei Frau Antje Kim Fraedrich
für die Konzeption und Erstel-lung der Aufgabensammlung. Herrn
Klaus Vogel-sang und Frau Janine Mater möchten wir für das
Korrekturlesen danken.
Wie immer sind allein wir für die in diesem Buch enthaltenen
Fehler verantwortlich.
Düsseldorf, im Juli 2020 Volker Leven und Karl Schwister
http://plus.hanser-fachbuch.de
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Inhalt
Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 5
VTG – Verfahrenstechnische Grundlagen . . 13
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme . . . . . . . . . .
. . . . . . 14
1.1 Größen und Größenarten . . . . . . . . . . . . . 141.2
Größen- und Zahlen wertgleichungen . . . . 161.3 Zustandsgrößen und
Prozessgrößen . . . . 171.4 Zustandsfunktionen . . . . . . . . . .
. . . . . . . 181.5 Gehalts- und Konzentra tionsangaben . . .
19
1.5.1 Massenanteil . . . . . . . . . . . . . . 201.5.2
Stoffmengenanteil . . . . . . . . . . 201.5.3 Volumenanteil . . . .
. . . . . . . . . 211.5.4 Massenkonzentration . . . . . . . 211.5.5
Stoffmengenkonzentration . . . 211.5.6 Volumenkonzentration . . . .
. . 211.5.7 Molalität . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.5.8
Aktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.6 Umrechnungen und Mischungs- rechnung . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 22
2 Statistische Grundlagen . . . . . . . . . . . 252.1
Fehlerarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.1 Grobe Abweichung von Messwerten . . . . . . . . . . . . .
. . 25
2.1.2 Systematische Abweichung von Messwerten . . . . . . . . .
. . 25
2.1.3 Zufällige Abweichung von Messwerten . . . . . . . . . . .
. . . . 26
2.2 Darstellung von Messreihen . . . . . . . . . . . 262.3
Erfassung der Messwert abweichung . . . . 29
2.3.1 Normalverteilung nach Gauss . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 30
2.3.2 Standardabweichung . . . . . . . 302.3.3 Vertrauensbereich
. . . . . . . . . . 31
2.4 Fehlerfortpflanzung . . . . . . . . . . . . . . . . .
322.4.1 Methode der oberen und
unteren Grenze . . . . . . . . . . . . 322.4.2 Gausssche
Fehler-
fortpflanzung . . . . . . . . . . . . . . 332.4.3 Lineare
Fehlerfortpflanzung . 33
2.5 Grafische Auswertung von Messdaten . . . 342.5.1 Lineare und
nichtlineare
Skalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.5.2
Anfertigung einer grafischen
Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . 352.5.3 Grafische
Auswertung linearer
Zusammenhänge . . . . . . . . . . . 36
3 Aggregatzustände und Phasenlehre . 383.1 Gasförmiger Zustand .
. . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.1 Ideales Gas . . . . . . . . . . . . . . . . 383.1.2
Gasgemische . . . . . . . . . . . . . . 403.1.3 Reale Gase . . . .
. . . . . . . . . . . . 42
3.2 Flüssiger Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
453.2.1 Dichte und Volumen-
ausdehnung . . . . . . . . . . . . . . . 453.2.2 Viskosität von
Flüssigkeiten . 473.2.3 Oberflächenspannung . . . . . . 48
3.3 Fester Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
493.3.1 Kristallgitter und Kristall-
systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.3.2 Methoden zur
Ermittlung
der Festkörperstruktur . . . . . . 513.4 Phasenumwandlung
von Reinstoffen . . . 52
3.4.1 Druck-Temperatur-Phasen-diagramm . . . . . . . . . . . . .
. . . . 52
3.4.2 Clausius-Clapeyron- Gleichung . . . . . . . . . . . . . .
. . . 54
3.4.3 Regel von Trouton . . . . . . . . . 553.5 Binäre Phasen
gleich gewichte . . . . . . . . . . 553.6 Ternäre Phasen gleich
gewichte . . . . . . . . . 59
-
8 Inhalt
3.7 Verdünnte Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.7.1
Kolligative Eigenschaften . . . . 603.7.2 Löslichkeit . . . . . . .
. . . . . . . . . 62
4 Strömungstechnische Grundbegriffe 654.1 Allgemeine Grundlagen
. . . . . . . . . . . . . . 654.2 Kontinuitätsgleichung . . . . . .
. . . . . . . . . 664.3 Strömung ohne Reibung . . . . . . . . . . .
. . . 67
4.3.1 Gleichung von Bernoulli . . . . 674.3.2 Gleichung von
Torricelli . . . 69
4.4 Strömung mit Reibung . . . . . . . . . . . . . . . 704.4.1
Viskosität . . . . . . . . . . . . . . . . . 704.4.2
Widerstandsbeiwert . . . . . . . . 71
4.5 Rohrströmung mit Reibung . . . . . . . . . . . 724.5.1
Laminare Strömung . . . . . . . . 724.5.2 Turbulente Strömung . . .
. . . . 734.5.3 Druckverlust in Rohrleitungen 734.5.4 Druckverlust
in Formstücken
und Armaturen . . . . . . . . . . . . 75
5 Produktionstechnische Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 76
5.1 Verfahrensentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . 765.2
Verfahrensinformationen . . . . . . . . . . . . . 775.3
Fließschemata von Anlagen . . . . . . . . . . . 78
5.3.1 Grundfließschema . . . . . . . . . . 795.3.2
Verfahrensfließschema . . . . . . 795.3.3 Rohrleitungs- und
Instrumenten fließschema . . . 805.3.4 Mess- und Regelschema . .
. . . 82
5.4 Stoffdaten und Verfahrensablauf . . . . . . . 825.4.1
Stoffdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.4.2
Sicherheitstechnische Daten . 835.4.3 Toxikologische Daten . . . .
. . . 84
5.5 Scale-up – Probleme . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
CRT – Chemische Reaktionstechnik . . . . . . . 87
6 Grundlagen der Reaktionstechnik . . . 886.1 Einführung und
Grundbegriffe . . . . . . . . 88
6.1.1 Klassifizierung chemischer Reaktionen . . . . . . . . . .
. . . . . . 88
6.1.2 Beurteilungsgrößen und Definitionen . . . . . . . . . . .
. . . . 89
6.2 Chemische Thermo dynamik . . . . . . . . . . . 926.2.1
Systeme und Zustandsgrößen 92
6.2.2 Erster Hauptsatz . . . . . . . . . . . 926.2.3
Standardenthalpien . . . . . . . . 936.2.4 Zweiter Hauptsatz . . .
. . . . . . . 946.2.5 Chemisches Gleichgewicht . . 96
6.3 Stoff- und Wärme bilanzen . . . . . . . . . . . . 986.3.1
Transportprozesse . . . . . . . . . 996.3.2 Erhaltungssätze . . . .
. . . . . . . . 100
7 Kinetik chemischer Reaktionen . . . . . 1027.1 Reaktions
geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . 1027.2 Gesetze der
Reaktions kinetik . . . . . . . . . . 103
7.2.1 Differenzialgleichungen . . . . . 1047.2.2 Reaktionen
nullter Ordnung 1057.2.3 Reaktionen erster Ordnung . . 1057.2.4
Reaktionen zweiter Ordnung 1077.2.5 Reaktionen dritter Ordnung . .
1087.2.6 Molekularität einer Reaktion 109
7.3 Bestimmung von Reaktionsordnungen . . 1097.3.1
Differenzialmethode . . . . . . . . 1107.3.2 Methode der
Anfangs-
geschwindigkeiten . . . . . . . . . 1107.3.3 Integrationsmethode
. . . . . . . . 1117.3.4 Halbwertszeitmethode . . . . . . 1117.3.5
Konzentrationsabhängige
Messgrößen . . . . . . . . . . . . . . . 1117.3.6 Experimentelle
Bestimmungs-
methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . 1127.4 Kinetik
komplexer Reaktionen . . . . . . . . . 113
7.4.1 Gleichgewichtsreaktionen . . . 1147.4.2 Parallelreaktionen
. . . . . . . . . . 1157.4.3 Folgereaktionen . . . . . . . . . . .
. 116
7.5 Theorie der Reaktions geschwindigkeit . . 1177.5.1
Temperaturabhängigkeit der
Reaktionsgeschwindigkeit . . . 1187.5.2 Theorie des
aktivierten
Komplexes . . . . . . . . . . . . . . . . 120
8 Aktivierung von Reaktionen und Katalyse . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 122
8.1 Aktivierung von Reaktionsprozessen . . . . 1238.1.1
Thermische Aktivierung . . . . 1238.1.2 Katalytische Aktivierung .
. . . 1248.1.3 Aktivierung durch Initiator-
zerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1268.1.4
Biokatalytische Aktivierung . 1268.1.5 Fotochemische Aktivierung .
. 128
8.2 Homogene und heterogene Systeme . . . . . 128
-
9Inhalt
8.3 Heterogene Katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . .
1288.3.1 Heterogene Reaktionen mit
Feststoffen . . . . . . . . . . . . . . . . 1288.3.2 Heterogene
Reaktionen mit
Fluiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1348.3.3
Reaktionsablauf . . . . . . . . . . . . 135
8.4 Homogene Katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 1368.4.1
Einphasige Reaktionssysteme 1378.4.2 Säure- und Basenkatalyse . . .
1388.4.3 Enzymkatalytische Reaktionen 1408.4.4 Reversible Hemmung
von
Enzymen . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
9 Ideale Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 1469.1
Klassifizierung von Reaktoren . . . . . . . . . 146
9.1.1 Allgemeine Betriebsformen . . 1469.1.2 Vermischung im
Reaktor . . . . 1479.1.3 Wärmetechnische Betriebs-
formen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1489.1.4 Grundtypen
chemischer
Reaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 1509.1.5 Stoff- und
Wärmebilanzen . . . 151
9.2 Diskontinuierlich betriebener Rührkessel 1529.2.1 Isotherm
betriebener
Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . 1539.2.2 Adiabat
betriebener
Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . 1549.2.3 Polytrop
betriebener
Rührkessel . . . . . . . . . . . . . . . . 1559.3
Kontinuierliche Betriebs führung ohne
Rückvermischung der Reaktionsmasse . . 1569.4 Kontinuierliche
Betriebsführung mit
Rückvermischung der Reaktionsmasse . . 1599.5 Rührkesselkaskade
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.5.1 Gestaltung und stoffliche Bilanzierung . . . . . . . . . .
. . . . 162
9.5.2 Berechnung von Rührkessel-kaskaden . . . . . . . . . . . .
. . . . . 163
9.6 Vergleichende Betrachtung der Reaktoren . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 165
10 Reale Reaktoren und Verweilzeitverteilungen . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 168
10.1 Abweichungen vom idealen Verhalten . . . 16810.2
Verweilzeit unter suchungen zur
Charakterisierung des Vermischungs-verhaltens . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.2.1 Verweilzeitspektrum und Verweilzeit-Summenfunktion
170
10.2.2 Messung der Verweilzeit-verteilungen . . . . . . . . . .
. . . . . 171
10.3 Berechnung und Aus wertung von Verweil zeit verteilungen .
. . . . . . . . . . . . . . 17210.3.1 Idealer kontinuierlicher
Rührreaktor . . . . . . . . . . . . . . . 17210.3.2 Kaskade von
kontinuierlich
betriebenen idealen Rührreaktoren . . . . . . . . . . . . .
173
10.3.3 Laminar durchströmter Rohrreaktor . . . . . . . . . . . .
. . . 174
10.4 Reaktoren mit realem Verhalten . . . . . . . 17510.4.1
Dispersionsmodell . . . . . . . . . 17510.4.2 Kaskadenmodell . . .
. . . . . . . . 17810.4.3 Berechnungsbeispiele . . . . . . .
179
MVT – Mechanische Verfahrenstechnik – Grundoperationen . . . . .
. . . . . . . . . . . 183
11 Charakterisierung von Partikeln und dispersen Systemen . . .
. . . . . . . . . . . 184
11.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18411.2 Partikelgrößen und Merkmale . . . . . . . . . 18511.3
Kenngrößen einer Verteilung . . . . . . . . . . 187
11.3.1 Verteilungssumme . . . . . . . . . 18711.3.2
Verteilungsdichte . . . . . . . . . . 188
11.4 Verteilungsgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19011.4.1 Potenzverteilung nach Gates-
Gaudin-Schumann . . . . . . . . . 19111.4.2 Gausssche
Normalverteilungs-
funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19111.4.3
Logarithmische Normal-
verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . 19211.4.4
RRSB-Verteilung . . . . . . . . . . . 19211.4.5 Vergleich der
Verteilungen
und Kennwerte . . . . . . . . . . . . 19311.5 Messen einer
Partikel größenverteilung . . 195
12 Zerteilung von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen . . . . .
. . . . . . 198
12.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19812.2 Zerkleinerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
198
12.2.1 Näherungsformeln . . . . . . . . . 20012.2.2
Zerkleinerungsgrad . . . . . . . . 201
-
10 Inhalt
12.2.3 Bruchvorgang . . . . . . . . . . . . . 20112.2.4
Zerkleinerungsmaschinen . . . 202
12.3 Flüssigkeitszerteilung . . . . . . . . . . . . . . . .
20412.3.1 Berieselung . . . . . . . . . . . . . . . 20412.3.2
Zerstäubung . . . . . . . . . . . . . . . 20412.3.3 Zerspritzung .
. . . . . . . . . . . . . 208
12.4 Begasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 208
13 Trennen disperser Systeme . . . . . . . . 21113.1 Grundlagen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21113.2
Absetzprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
13.2.1 Sedimenter . . . . . . . . . . . . . . . . 21513.2.2
Trennschärfe und
Abscheidegrad . . . . . . . . . . . . . 21713.2.3 Zentrifuge . .
. . . . . . . . . . . . . . 21913.2.4 Zyklone . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 22413.2.5 Koagulation und Flokkulation 22713.2.6
Flotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
13.3 Filtrationsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22813.3.1 Kuchenfiltration . . . . . . . . . . . 22913.3.2
Querstromfiltration . . . . . . . . . 23313.3.3 Tiefenfiltration .
. . . . . . . . . . . . 235
14 Mischen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23814.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23814.2 Mischen von Feststoffen . . . . . . . . . . . . . . 24014.3
Statisches Mischen von Fluiden . . . . . . . . 24314.4 Dynamisches
Mischen von Flüssigkeiten 245
14.4.1 Laminarer Bereich . . . . . . . . . 24814.4.2 Turbulenter
Bereich . . . . . . . . 24914.4.3 Übergangsbereich . . . . . . . .
. . 24914.4.4 Rühren von nicht-Newton-
schen Flüssigkeiten . . . . . . . . 25014.4.5 Scale-up –
Maßstabs-
übertragung . . . . . . . . . . . . . . . 25014.4.6 Weitere
Anwendungsgebiete 251
15 Agglomerieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25415.1
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25415.2
Einteilung der Agglomeration . . . . . . . . . 255
15.2.1 Aufbauagglomeration (Pelletieren) . . . . . . . . . . . .
. . . 255
15.2.2 Pressagglomeration (Formpressen) . . . . . . . . . . . .
. 257
16 Transport von Stoffen . . . . . . . . . . . . . 26016.1 Arten
der Förderung . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
16.2 Transport von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . 26016.2.1
Verdrängungspumpen . . . . . . 26116.2.2 Zentrifugalpumpen . . . .
. . . . . 26216.2.3 Strahlpumpen . . . . . . . . . . . . .
26316.2.4 Berechnungen . . . . . . . . . . . . . 264
16.3 Transport von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . .
26816.3.1 Lüfter und Gebläse . . . . . . . . . 26816.3.2 Verdichter
. . . . . . . . . . . . . . . . 271
16.4 Feststoffförderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27416.4.1 Gurt-, Gliederbandförderer
und Becherwerke . . . . . . . . . . 27416.4.2 Schnecken-
und
Spiralförderer . . . . . . . . . . . . . 27516.4.3 Pneumatische
Förderung . . . . 275
TVT – Thermische Verfahrenstechnik – Grundoperationen . . . . .
. . . . . . . . . . . 279
17 Verdampfen und Kondensieren . . . . . 28017.1 Grundlagen . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
17.1.1 Dampf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28217.1.2
Wärmeübertragung . . . . . . . . 28317.1.3 Wärmeaustauscher . . . .
. . . . . 286
17.2 Verdampfen und Eindampfen . . . . . . . . . 288
18 Kristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29018.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29018.2 Berechnungen zur Kristallisation . . . . . . 29118.3
Technische Anwendung . . . . . . . . . . . . . . 294
19 Trocknen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29519.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29519.2 Trocknungsarten und Trocknungs-
kurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29919.3 Bauarten von Trocknern . . . . . . . . . . . . . 301
20 Destillation und Rektifikation . . . . . . . 30220.1
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
20.1.1 Ideales Zweistoffgemisch . . . . 30220.1.2 Reales
Zweistoffgemisch . . . . 30820.1.3 Mischungslücken . . . . . . . .
. . 310
20.2 Destillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 31220.2.1 Absatzweise (einfache)
Destillation . . . . . . . . . . . . . . . . 31220.2.2
Fraktionierte Destillation . . . . 31620.2.3 Kontinuierliche
Destillation . . 317
-
11Inhalt
20.2.4 Trägerdampfdestillation . . . . . 31820.2.5
Vakuumdestillation . . . . . . . . . 319
20.3 Rektifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31920.3.1 Grundlagen der Rektifikation 32020.3.2 Bilanzen an einer
Rekti-
fikations kolonne . . . . . . . . . . . 32320.3.3 Wärmebedarf
und Heiz-
leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33420.3.4
Füllkörper- und Packungs -
kolonnen . . . . . . . . . . . . . . . . . 33620.3.5
Rektifikationsverfahren . . . . . 338
21 Sorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34221.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 342
21.1.1 Grundlagen der Absorption . . 34221.1.2 Bilanzierung und
Berechnung 34721.1.3 NTU/HTU-Konzept für die
Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . 35321.1.4 Kenngrößen
eines Absorbers 35721.1.5 Wärmebilanz bei der
Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . 35821.1.6 Anwendung
der Absorption . . 360
21.2 Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 36221.2.1 Grundlagen der Adsorption . . 36221.2.2
Adsorptionsmittel . . . . . . . . . . 36421.2.3 Beispiele einiger
Adsorptions-
mittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
21.2.4 Mechanismen der Adsorption 36721.2.5 Bilanzierung von
Adsorbern 37521.2.6 Wärmebilanz an einem
Festbettadsorber . . . . . . . . . . . 37821.2.7 Technische
Anwendungen
und Bauformen . . . . . . . . . . . . 379
22 Extraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38122.1 Flüssig-Flüssig-Extraktion . . . . . . . . . . . . 381
22.1.1 Schwerlösliche Flüssigkeiten 38222.1.2 Bilanzierung
(schwerlösliche
Flüssigkeiten) . . . . . . . . . . . . . 38322.1.3 Teilweise
lösliche Flüssig-
keiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38422.1.4
Bilanzierung von Prozessen
mit teilweiser Löslichkeit der Flüssigkeiten . . . . . . . . . .
. . . . 389
22.2 Fest-Flüssig-Extraktion . . . . . . . . . . . . . . .
39322.3 Kontinuierlich arbeitende
Extraktionsapparate . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
Hinweise zum Zusatzmaterial . . . . . . . . . . . . 399
Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
400
-
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme1 .1 Größen und
GrößenartenEin wesentliches Ziel der naturwissenschaftlichen und
technischen Forschung ist die Beschreibung der in der Natur
ablaufenden Vorgänge bzw. der technischen Prozesse durch
mathematische Glei-chungen. Diese werden entweder durch
Experimen-te oder durch theoretische Überlegungen erhalten. Diese
Gleichungen stellen einen funktionalen Zu-sammenhang zwischen den
für den betrachteten Prozess maßgeblichen erfassbaren Eigenschaften
oder Erscheinungen des Systems her, die auch allge-mein
Einflussgrößen genannt werden. Solche Grö-ßen sind z. B. Länge,
Masse, Zeit, Stromstärke, Kon-zentration, Arbeit oder Energie. Jede
dieser Größen G lässt sich aufspalten in ein Produkt aus dem
Zahlenwert {G} und der dazugehörigen Einheit [G]:
G = {G} · [G] (1-1)
Die Einheit ist eine willkürlich wählbare, aber ver-einbarte
Größe der gleichen Art wie die betrachtete Größe. Die physikalische
Größe der Zeit t = 60 s be-steht beispielsweise aus dem Zahlenwert
{t} = 60 und der Einheit [t] = s. Statt der Einheit „Sekunde“ kann
auch eine andere Zeiteinheit verwendet wer-den, z. B. „Minute“ oder
„Stunde“.
Eine Gleichung zwischen verschiedenen Ein-flussgrößen
(Größengleichung) beinhaltet immer die Arten (Einheiten) dieser
Größe und deren Zah-lenwerte. Größengleichungen sind daher im
Unter-schied zu den reinen Zahlenwertgleichungen (z. B.: 4 · 2 = 8)
auch Einheitengleichungen. Eine Größen-gleichung ist demzufolge
auch nur dann erfüllt, wenn Zahlenwert und Einheit auf beiden
Seiten übereinstimmen.
Gleichartige Größen werden unter dem Begriff Größenarten
zusammengefasst. So stellen die Grö-ßen Arbeit und Wärme etwas
grundsätzlich anderes dar, gehören jedoch beide der gemeinsamen
Grö-ßenart Energie an. Der überwiegende Teil der physi-kalischen
und chemischen Größenarten ist durch Naturgesetze miteinander
verknüpft. Einige müssen jedoch unabhängig voneinander festgelegt
werden. Sie werden als Grundgrößenarten oder Basisgrößen
bezeichnet. Aus diesen Basisgrößen werden die abgeleiteten Größen
definiert.
Bisher existierte eine Vielzahl von Einheitensys-temen, z. B.
das physikalische und das technische Einheitensystem u. v. a.;
daneben kommen noch die britischen und US-Einheitensysteme. Die
Gremien der Meterkonvention haben das sog. Internationale
Einheitensystem (Système International d’Uni-tés = SI) empfohlen.
Durch das „Gesetz über Einhei-ten im Meßwesen“ vom 2. Juli 1969
wurde das Internationale Einheitensystem für die Bundesrepu-blik
Deutsch land gesetzlich vorgeschrieben Die Ba-sisgrößen,
Basiseinheiten und Einheitenzeichen sind in Tabelle 1.1
gezeigt.
Tabelle 1 .1 SI-Basisgrößen und Basiseinheiten
Basisgröße BasiseinheitName
Länge
Masse
Zeit
Stromstärke
Temperatur
Stoffmenge
Lichtstärke
Meter
Kilogramm
Sekunde
Ampere
Kelvin
Mol
Candela
Einheiten-zeichen
m
kg
s
A
K
mol
cd
-
1.1 Größen und Größenarten 15
1Die Basiseinheiten des Internationalen Einhei-tensystems sind
gegenwärtig wie folgt definiert:1 Meter ist gleich der Länge der
Strecke, die Licht
im Vakuum während der Dauer von 1/299 792 458 Sekunden
durchläuft.
1 Kilogramm ist die Masse des Internationalen Kilogrammprototyps
in Paris, einem Zylinder aus einer Pt-Ir-Legierung von 39 mm Höhe
und glei-chem Durchmesser.
1 Sekunde ist die Zeitdauer von 9 192 631 770
Schwingungsperioden der Strahlung des 133-Cä-sium isotops.
1 Ampere ist die Stärke eines zeitlich unverän-derlichen
Stromes, der durch zwei im Vakuum par-allel im Abstand von 1 m
voneinander angeordnete, geradlinige, unendlich lange Leiter von
vernachläs-sigbar kleinem Querschnitt fließend zwischen die-sen
Leitern elektrodynamisch eine längenbezogene Kraft von 2 · 10–7
Newton je 1 m Leiterlänge hervor-rufen würde.
1 Kelvin ist der 273,16te Teil der thermodyna-mischen Temperatur
des Tripelpunktes von Wasser genau definierter
Isotopenzusammensetzung.
1 Candela ist die Lichtstärke einer monochro-matischen
Strahlungsquelle mit einer Frequenz von exakt 540 · 1012 Hz, deren
Strahlstärke in die her-ausgegriffene Richtung 1/683 W/sr
beträgt.
1 Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das so viele Teilchen
enthält, wie Atome in 0,012 kg des Kohlenstoffisotops 12C enthalten
sind. (Diese Zahl
NA = 6,022 141 · 1023 Atome/Mol heißt Avogadro-Konstante.)
Dezimale Vielfache und Teile von Einheiten wer-den durch
Voransetzen von Präfixen ausgedrückt (vgl. Tabelle 1.2).
Die Vielzahl möglicher Größen lässt sich auf die sieben
Basisgrößen zurückführen. Eine Basisgröße kann nicht weiter auf
andere Größen reduziert wer-den. Daher gibt es für eine Basisgröße
keine Defini-tion, sondern nur eine Messvorschrift, mit der ihre
Einheit festgelegt wird.
Exkurs 1 .1 Vom Urmeter bis zur Neudefinition der Längen-einheit
Meter
Die ist seit Ende des 18. Jahrhundertsin Gebrauch. Der Ursprung
ist ein Beschluss derfranzösischen Nationalversammlung, ein
einheitlichesLängenmaß zu schaffen. Das Königreich Bayern trat
1870,noch vor der Reichsgründung, der
InternationalenMeterkonvention bei und erhielt als einer der damals
27beteiligten Staaten eine offizielle Kopie des Prototyps von1889
aus einer Platin-Iridium-Legierung. Während des 3.Reiches musste
Bayern ein Exemplar an die Physikalisch-Technische Reichsanstalt
Berlin abgeben.
Der wurde erst 1960 abgelöst, als dieGeneralkonferenz für Maß
und Gewicht das Meter als das1 650 763,73-Fache der Wellenlänge der
von Atomen desNuklids Krypton-86 im Vakuum ausgesandten
Strahlungdefinierte. Damit wurde eine etwas höhere
Genauigkeitdefiniert.
Da die früheren Definitionen des Urmeters auf der Basis
desinternationalen Prototyps bzw. einer bestimmten Wellenlängeim
Vergleich zur mit Atomuhren gemessenen SI-BasiseinheitSekunde
relativ ungenau waren, entschloss man sich, dasMeter neu zu
definieren. Seit 1983 ist die
wie folgt festgelegt:
ist die Strecke, die das Licht im Vakuum in einer Zeitvon 1 /
299 792 458 Sekunden durchläuft.
Längeneinheit Meter
Meterprototyp
SI-BasiseinheitMeter
1 Meter
Alle anderen Größen sind abgeleitete Größen und können
entsprechend ihrer Definition als solche dargestellt werden. Als
Beispiel einer abgeleiteten Größe soll die Kraft betrachtet werden.
Für sie gilt das physikalische Gesetz:
Kraft = Masse · BeschleunigungF = m · a
Mit der Masse m = 1 kg als Basisgröße und der Be-schleunigung a
= 1 m/s2 als bereits abgeleitete Grö-ßenart ergibt sich:
Tabelle 1 .2 Präfixe für dezimale Vielfache und Teile von
Ein-heiten (DIN 1301, Auszug)
Präfixe Kurz-zeichen
Bedeutung der Präfixe
ExaPetaTeraGigaMegaKiloHektoDeka
DeziZentiMilliMikroNanoPikoFemtoAtto
EPTGMkhda
dcmµnpfa
10 -Faches der Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der
Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der
Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der Einheit
18
15
12
9
6
3
2
1
10 -Faches der Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der
Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der
Einheit10 -Faches der Einheit10 -Faches der Einheit
–1
–2
–3
–6
–9
–12
–15
–18
-
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme16
F = m · a = 1 kg · 1 m/s2 = 1 kg · m/s2 = 1 N
Die abgeleitete Einheit kg · m · s−2 hat die neue Be-zeichnung
Newton erhalten. 1 N ist daher die Kraft F, die der Masse m =
1 kg die Beschleunigung a = 1 m/s2 erteilt.
Tabelle 1 .3 Einige abgeleitete Größenarten und Einheiten des
Internationalen Einheitensystems
Größenart Einheit physikal.Gleichung
N (Newton)
Pa (Pascal)
J (Joule)
W (Watt)
Hz (Herz)
Kraft
Druck
Energie
Leistung
Frequenz
F = m a
p = F / A
W = F s
P = W / t
f = / t
�
�
1
Einheiten-gleichung
N = kg m / s
Pa = kg / (m s )
J = kg m / s
W = kg m / s
Hz = 1/s
�
�
�
�
2
2
2 2
2 3
Viele der häufig verwendeten Einheiten sind keine SI-Einheiten.
Sie sind jedoch Vielfache von SI-Ein-heiten, wie z. B. die Einheit
Liter (1 l = 10–3 m3). In der folgenden Tabelle 1.4 sind einige
gebräuchliche Umrechnungsfaktoren für übliche Einheiten
zusam-mengestellt.
Tabelle 1 .4 Umrechnungsfaktoren häufig verwendeter
Einheiten
Basisgröße BasiseinheitName
Einheiten-zeichen
Minute (min)
Stunde (h)
Tag (d)
Jahr (a)
1 min = 60 s
1 h = 3 600 s
1 d = 86 400 s
1 a = 31 536 000 s
Zeit ( )t
Länge ( )l
Volumen ( )V
Druck ( )p
Energie ( )E
Liter (l)
Bar (bar)
Elektronvolt (eV)
1 l = 10 m–3 3
1 bar = 100 000 Pa1 eV = 1,602 · 10 J–19
1 A = 10 m–10Angström (A)
1 .2 Größen und Zahlenwertgleichungen
Größengleichungen sind im Unterschied zu den frü-her häufig
verwendeten Zahlenwertgleichungen un-abhängig von den verwendeten
Einheiten und ent-halten daher auch keine Umrechnungsfaktoren.
Es
ist daher zweckmäßig, Definitionen und Gesetze stets als
Größengleichungen anzugeben.
Größengleichungen sind Gleichungen zwischen physikalischen
Größen. Sie enthalten nur die Sym-bole der physikalischen Größen
und Zahlenwerte, die aus mathematischen Operationen entstanden
sind. Andere Zahlenwerte oder Zeichen, die aus der Umrechnung
unterschiedlicher Einheiten stammen, enthalten sie nicht.
In Größengleichungen ist die physikalische Grö-ße vollständig
angegeben, also als Produkt aus Zah-lenwert und Einheit. Folgendes
Beispiel soll diesen Sachverhalt verdeutlichen:
Kraft = Masse · BeschleunigungF = m · g
Bei einer Masse von m = 90 kg sind der Zahlenwert {m} = 90 und
die Einheit [m] = kg in die Größenglei-chung einzusetzen. Mit der
Fallbeschleunigung von g = 9,81 m/s2 ist ebenso zu verfahren. Im
Inter natio-nalen Einheitensystem ergibt sich:
F m g= ⋅ = ⋅ = ⋅90 9 81 882 9kg , m/s , kg m/ s2 2
Mit 1 kg · m/s2 = 1 N ist die Kraft F = 882,9 N.Im Technischen
Einheitensystem wäre
m Fg
= = = ⋅909 81
9 17kp
, m/s, kp s
m22
Wird die Kraft F = 882,9 N in die Krafteinheit des Technischen
Einheitensystems umgerechnet, so er-gibt sich mit 1 kp = 9,81
N:
F = 882,9 N = 882,9 N · (1/9,81) · kp/N = 90 kp
Mathematische Beziehungen zwischen reinen Zah-len werden
Zahlenwertgleichungen genannt. Sie werden nur in Sonderfällen
verwendet, z. B. bei der Umrechnung verschiedener
Temperatureinheiten. Die gebräuchlichste Einheit ist Grad Celsius.
In den USA ist auch die Einheit degree Fahrenheit in Ge-brauch. Die
meistverwendete Einheit für wissen-schaftliche Zwecke ist das
Kelvin.
Die Zahlenwerte der unterschiedlichen Einhei-ten sind durch
Zahlenwertgleichungen verknüpft. Die Umrechnung einer
Temperaturangabe von Fah-
-
1.3 Zustandsgrößen und Prozessgrößen 17
1renheit in Celsius ist in dem folgenden Beispiel ge-zeigt:{ϑC}
= 0,5556 · ({ϑF} − 32) (1-2)
Nach Gleichung (1-2) lässt sich der Zahlenwert
der Celsius-Temperatur errechnen. Für die Tempe-ratur nach der
Fahrenheit-Skala ist der reine Zah-lenwert einzusetzen. Für 140 °F
ergibt sich bei-spielsweise:
{ϑC} = 0,5556 · (140 − 32) = 60
Weitere Temperaturumrechnungsformeln sind in Tabelle 1.5
zusammengestellt.
Tabelle 1 .5 Temperaturumrechnungsformeln häufig verwen-dete
Einheiten wie Grad Celsius (°C), Grad Fahrenheit (°F), Kelvin (K),
Grad Rankine (°Ra) und Grad Réaumur (°Re)
Umrechnungsformeln
{ } = 0,5556 · ({ } – 32){ } = (1,80 · { }) + 32
C F
F C
{ } = 0,5556 · ({ } – 491,67){ } = (1,80 · { }) + 491,67
C Ra
Ra C
{ } = { } – 273,15{ } = { } + 273,15
C
C
TT
{ } = 1,25 · { }{ } = 0,80 · { }
C Re
Re C
Grad Celsius Grad Farenheit
Grad Celsius Grad Réaumur
Grad Celsius Kelvin
Grad Celsius Grad Rankine
Neben diesen wichtigsten Temperaturskalen gibt es noch eine
Reihe veralteter Skalen, wie die nach Delisle, Newton oder
RØmer.
1 .3 Zustandsgrößen und Prozessgrößen
Eine Zustandsgröße (Zustandsvariable) ist eine physikalische
Größe oder ein Parameter in einer Zustands gleichung, die nur vom
aktuellen Zustand eines betrachteten Systems abhängt. Der Weg, auf
dem dieser Zustand erreicht wurde, ist daher nicht von Interesse.
Eine Zustandsgröße beschreibt nur eine Eigenschaft des Systems in
diesem Zustand.
Temperatur, Druck, Masse, Dichte, Energie und En-tropie sind
Beispiele von Z ustandsgrößen.
In der Thermodynamik wird ein System eindeu-tig beschrieben,
beispielsweise durch Angabe der Zustandsgrößen Druck p, Temperatur
T, Volumen V, Stoffmenge n bzw. Masse m, Enthalpie H und Entro-pie
S. Diese Zustandsgrößen bleiben konstant, wenn sich das System im
thermodynamischen Gleichge-wicht befindet.
Physikalische Größen, die den Zustand eines thermodynamischen
Systems beschreiben, werden thermodynamische Zustandsgrößen
genannt. Es wird unterschieden:
Thermische Zustandsgrößen: Temperatur T, Volumen V und Druck
p.
Kalorische Zustandsgrößen: Innere Energie U, Enthalpie H,
Entropie S und weitere.
Spezifische Zustandsgrößen: Physikalische Größen, die in der
Regel auf die Masse eines Stoffes oder Körpers oder auf
Raumdimensionen eines Sys-tems (Volumen, Flächeninhalt, Länge)
bezogen sind. Nach DIN-Norm ist der Begriff spezifisch jedoch nur
für den Massenbezug reserviert. Spezifische Größen werden mit
Kleinbuchstaben bezeichnet (Ausnah-men: Masse m und Stoffmenge n).
Beispiel: Spezifi-sches Volumen v = V /m.
Molare Zustandsgrößen: Auf die Stoffmenge n (Substanzmenge,
Molmenge) bezogene Zustands-größen, auch stoffmengenbezogene
Zustandsgrößen genannt. Sie werden durch den Index m
gekenn-zeichnet. Beispiel: Molares Volumen Vm = V / n.
Extensive Zustandsgrößen: Physikalische Grö-ßen, die zur
Teilchenzahl proportional sind. Der Wert einer solchen
Zustandsgröße ändert sich mit der Größe des betrachteten Systems.
Beispiele sind Masse m, Stoffmenge n, Volumen V, Enthalpie H und
Entropie S. Das Pendant der extensiven Größe ist die intensive
Größe.
Intensive Zustandsgrößen: Physikalische Grö-ßen, die sich bei
unterschiedlicher Größe des be-trachteten Systems nicht ändern. Es
werden system eigene intensive Größen wie beispielsweise Temperatur
T und Druck p und stoffeigene intensive Größen wie alle
spezifischen und molaren Grö-ßen unterschieden.
Es ist natürlich auch möglich, extensive in inten-sive Größen
umzuwandeln, indem diese auf eine
-
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme18
bestimmte Masse (spezifische Größe) oder auf eine bestimmte
Stoffmenge (molare Größe) bezogen wer-den. Das Volumen ist daher
eine extensive Größe, während das molare Volumen im Unterschied
hier-zu eine intensive Größe darstellt.
Im Unterschied zu Zustandsgrößen beschreiben Prozessgrößen einen
Prozessschritt zwischen zwei Zuständen. Sie stellen keine
Eigenschaften des Sys-tems dar, sondern beschreiben einen
Austauschpro-zess zwischen zwei Systemen oder zwischen einem System
mit seiner Umgebung. Prozessgrößen sind wegabhängig, also abhängig
davon, wie der Prozess geführt wird.
1 .4 ZustandsfunktionenZustandsgleichungen stellen einen
funktionalen Zu-sammenhang zwischen thermodynamischen
Zu-standsgrößen her, mit deren Hilfe sich der Zustand eines
thermodynamischen Systems beschreiben lässt. Eine der
Zustandsgrößen wird als Zustands funktion gewählt und die anderen
von ihr abhängigen Zustandsgrößen als Zustandsvariablen. Mit
Zu-standsgleichungen lassen sich Eigenschaften von Gasen,
Flüssigkeiten, Fluidgemischen und Feststof-fen beschreiben.
Die bekanntesten Zustandsgleichungen dienen der Beschreibung von
Gasen und Flüssigkeiten. Die wichtigste und zugleich auch
einfachste Zustands-gleichung dieser Art ist die allgemeine
Gasgleichung.
p · V = n · R · T (1-3)p Druck, V Volumen, n Stoffmenge, T
Temperatur, R allgemeine Gaskonstante
Es konnte experimentell gezeigt werden, dass diese Gleichung
(1-3) auf viele Gase näherungsweise bei geringen Drücken und hohen
Temperaturen an-wendbar ist. Bei kleinen spezifischen Volumina und
hohen Drücken treten zu große Abweichungen von der durch die
thermische Zustandsgleichung des idealen Gases gegebene
Gesetzmäßigkeit auf. Diese können dann nicht mehr vernachlässigt
werden.
Eine Möglichkeit zur Berücksichtigung der Ab-weichungen besteht
darin, die thermische Zustands-gleichung des idealen Gases durch
einen Realgas-faktor Z zu korrigieren:
p · V = Z · n · R · T (1-4)p Druck, V Volumen, Z Realgasfaktor,
n Stoffmenge, T Tempera-tur, R allgemeine Gaskonstante
Für ideale Gase ist Z = 1, für reale Gase werden
Virialkoeffizienten (Kräfte zwischen den Molekülen) angehängt, die
experimentell, in manchen Fällen auch rechnerisch, zu ermitteln
sind:
Z p Vn R T
B TV
C TV
D TVm
= ⋅⋅ ⋅
= + + +1 2( ) ( ) ( )
m m3
(1-5)
Der Realgasfaktor ist vom physikalischen Zustand abhängig. B(T),
C(T), D(T) usw. sind die Virialkoeffi-zienten. In Bild 1.1 ist die
Abhängigkeit des Realgas-faktors Z für trockene Luft vom Druck p
und der Temperatur T gezeigt.
Der holländische Physiker van der Waals ent-wickelte eine
historisch interessante Gleichung, welche die Kräfte zwischen den
Molekülen als Ursa-che für die Abweichung berücksichtigte. Die
Zu-standsgleichung enthält außer den bekannten Grö-ßen zwei
Parameter a und b, die man experimentell für ein gegebenes Gas
bestimmen muss. Parameter a ist ein Maß für die Stärke des
anziehenden Teils des intermolekularen Potenzials, und b ist ein
Maß für das Mindestvolumen, das die Moleküle in Anspruch nehmen
können.
Zustandsgleichungen realer Gase werden am besten als empirische
Gleichungen angesehen, de-
Exkurs 1 .2 Beispiele von wegunabhängigen Zustandsgrößen
Ein Bergsteiger hat auf einem Berggipfel eine bestimme, von der
Höhe des Berges abhängige potenzielle Energie. Es ist gleichgültig,
auf welchen Weg der Bergsteiger den Gipfel erreicht hat. Die Arbeit
hingegen, die der Bergsteiger aufzu-wenden hat, um auf den Gipfel
zu gelangen (Energie), hängt natürlich vom zurückgelegten Weg
ab.
Das Volumen einer definierten Gasmenge Luft wird durch Änderung
des Druckes und der Temperatur von einem bestimmten Anfangswert VA
zu einem bestimmten Endwert VE gebracht. Experimentell lässt sich
feststellen, dass die Reihenfolge, in der die Druck- und
Temperaturänderung vor-genommen wurde, keinen Einfluss auf die
Volumenände-rung ΔV hat. Die Änderung des Volumens ist immer gleich
groß und unabhängig vom Weg.
-
1.5 Gehalts- und Konzentra tionsangaben 19
1
ren Funktionsform gewählt wurde, um experimen-tell gefundene
p-V-T-Daten wiederzugeben.
p n R TV n b
n aV
= ⋅ ⋅− ⋅
− ⋅2
2 (1-6)
p Druck, n Stoffmenge, R allgemeine Gaskonstante, T Tempera-tur,
V Volumen, a Stoffkonstante, b Stoffkonstante
Die Van-der-Waals-Zustandsgleichung basiert zwar auf nicht sehr
genauen Korrekturkonstanten, ist aber die am häufigsten verwendete
Gleichung. Eine weitere nützliche Zustandsgleichung ist die
Red-lich-Kwong-Zustandsgleichung:
p n R TV n b
n aT V V n b
= ⋅ ⋅− ⋅
− ⋅ ⋅⋅ + ⋅
2 1( )
(1-7)
p Druck, n Stoffmenge, R allgemeine Gaskonstante, T Tempera-tur,
V Volumen, a Stoffkonstante, b Stoffkonstante
Obwohl in beiden Gleichungen dieselben Sym bole für die
Korrekturkonstanten a und b verwendet wer-den, haben sie für ein
gegebenes Gas unterschiedli-che Werte.
1 .5 Gehalts und Konzentrationsangaben
Eine Mischphase ist eine Phase, die aus mehreren Stoffen, den
Komponenten, besteht. Sie kann gasför-mig, flüssig oder fest sein.
Gasförmige Mischphasen werden auch Gasgemische genannt, flüssige
Mi-schungen auch Lösungen und feste Mischphasen auch Mischkristalle
oder feste Lösungen. Gemenge sind im Unterschied zu Gemischen keine
Mischpha-sen, sondern heterogene Mehrphasensysteme.
Ein ideales Gemisch liegt vor, wenn sich bei iso-thermer (T =
konst.) und isobarer (p = konst.) Reak-tionsführung bei der
Gemischbildung das Volumen, die innere Energie, die Enthalpie und
die Wärme-kapazität als Summe der jeweiligen Einzelstoffe er-geben.
Viele Fluide (Gase und Flüssigkeiten) lassen sich so betrachten.
Bei realen Gemischen stellen sich dagegen Mischungseffekte ein,
d. h., das Volu-men der Mischung ist nicht unbedingt gleich der
Summe der Volumina der beiden Reinstoffe vor der Mischung. Mischt
man beispielsweise 1,0 Liter Was-ser mit 1,0 Liter Ethanol, so ist
das Volumen des Ge-misches mit ca. 1,9 Liter kleiner als die Summe
der Einzelvolumina (negatives Exzessvolumen, Volumenkontraktion).
Auch der umgekehrte Effekt ist bekannt und wird als positives
Exzessvolumen (Volumendilatation) bezeichnet.
Hat ein Gemisch an allen Stellen die gleichen Ei-genschaften, so
wird es homogen genannt, es bildet eine Phase. Ist die Mischbarkeit
jedoch begrenzt, so bilden sich mehrere Phasen wie z. B. Öl/Wasser-
oder Wasser/Luft-Systeme (heterogene Gemische). Bei Flüssigkeiten
ist von einer Lösung die Rede, wenn druck- und temperaturabhängig
in Wasser nur wenig Öl oder in Öl nur wenig Wasser löslich ist.
Zur Beschreibung einer homogenen Mischphase lässt sich für jeden
einzelnen Stoff i eine der folgen-den Größen verwenden: die Masse
mi, das Volumen Vi oder die Stoffmenge ni. Vi ist das Volumen, das
der Stoff i allein bei gegebener Temperatur und Druck und
vorliegendem Aggregatzustand einnehmen würde.
Im Internationalen Einheitensystem ist die Stoffmenge eine
Basisgröße, deren Basiseinheit das Mol
1,12
1,10
1,08
1,06
1,04
1,02
1,00
0,98
0,9640 80 120 160 200 240 280 3200
Druck in barp
Rea
lgas
fakt
orZ
100 °C
60 °C
50 °C
150 °C
200 °C
300 °C
20 °C
0 °C
Trockene Luft
Bild 1 .1 Realgasfaktor Z für trockene Luft
-
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme20
ist (vgl. Abschn. 1.1). Die Stoffmenge von 1 mol eines Stoffes
besteht aus ebenso vielen Einzelteil-chen (Atome, Moleküle oder
Ionen), wie Atome in 12 · 10–3 kg des Kohlenstoffnuklids 12C
enthalten sind. Bei der Verwendung der Basisgröße Stoffmen-ge
müssen daher die einzelnen Teilchen des Sys-tems genau spezifiziert
sein. Es darf nicht heißen 1 mol Sauerstoff, sondern es muss zum
Ausdruck gebracht werden, ob es sich um Sauerstoffatome (O),
Sauerstoffmoleküle (O2) oder Ozon (O3) handelt. Es muss daher
geschrieben werden: 1 mol O =̂ 16 g, 1 mol O2 =̂ 32 g bzw. 1 mol
O3 =̂ 48 g.
Eine Mischphase wird durch die Materiemenge (Masse, Stoffmenge
oder Molvolumen) jeder Kom-ponente beschrieben. Von Interesse ist
im Allgemei-nen nur der intensive, d. h. von der Größe des Sys-tems
unabhängige Zustand. Bei den Einzelmengen wird auf eine extensive
Zustandsgröße bezogen, d. h. eine zur Materiemenge proportionalen
Größe, wie Masse, Stoffmenge oder Molvolumen (vgl. Ab-schn. 1.3).
Die Einzelmengen bestimmen die Zusam-mensetzung der Mischphase.
Zusätzlich werden zwei voneinander unabhängige intensive
Zustand-größen benötigt, z. B. Druck und Temperatur.
Um die Menge des gelösten Stoffes im Lösungs-mittel zu
charakterisieren, gibt es verschiedene Möglichkeiten: Angabe des
Massenanteils w Angabe des Stoffmengenanteils x Angabe des
Volumenanteils ϕ Angabe der Massenkonzentration ß Angabe der
Stoffmengenkonzentration c Angabe der Volumenkonzentration σ
Soll die Anteilsgröße angegeben werden, so werden stets
Quotienten gleicher Größen wie Masse, Volu-men oder Stoffmenge
verwendet. Bei der Angabe ei-ner Konzentration wird die Menge des
gelösten Stof-fes als Masse, Volumen oder Stoffmenge auf das
Volumen der Flüssigkeit bezogen. Konzentrationsan-gaben gelten
immer nur für eine gegebene Tempera-tur.
1 .5 .1 Massenanteil
Der Massenanteil (Formelzeichen w) einer Kompo-nente an einem
Stoffgemisch ist die anteilige Masse dieser Komponente an der
Gesamtmasse des Stoff-gemisches. Berechnet wird der Massenanteil
der Komponente i als Quotient aus der Masse der Kom-ponente mj und
der Summe aller Massen des Stoff-gemisches aus k Komponenten.
wm
mi
i
jj
k=
=∑
1
(1-8)
Der Massenanteil einer Komponente des Gemisches liegt zwischen 0
und 1:
0 ≤ wi ≤ 1 (1-9)
Die Massenanteile aller k Bestandteile eines Stoff-gemisches
addieren sich zu 1.
wii
k
==∑ 1
1
(1-10)
Multipliziert man den Massenanteil mit 100 %, so kann man ihn
auch als prozentuale Größe angeben, also Gewichtsprozent (Gew.-%)
bzw. Massenprozent. Dies sollte nach DIN 1 310 jedoch vermieden
werden.
1 .5 .2 Stoffmengenanteil
Der Stoffmengenanteil (Formelzeichen x) einer Komponente an
einem Stoffgemisch ist die relative Anzahl der Teilchen (Atome,
Moleküle, Ionen) die-ser Komponente an der Gesamtteilchenzahl des
Stoffgemisches. Im Unterschied dazu beschreibt das
Stoffmengenverhältnis die relative Anzahl an Teil-chen der
Komponenten zueinander.
Berechnet wird der Stoffmengenanteil der Kom-ponente i als
Quotient aus der Stoffmenge der Kom-ponente ni und der Summe aller
Stoffmengen des Stoffgemisches aus k Komponenten.
xn
ni
i
jj
k=
=∑
1
(1-11)
-
1.5 Gehalts- und Konzentra tionsangaben 21
1Der Stoffmengenanteil einer Komponente des Gemi-sches liegt
zwischen 0 und 1:0 ≤ xi ≤ 1 (1-12)
Die Stoffmengenanteile aller k Bestandteile eines Stoffgemisches
addieren sich zu 1.
xii
k
==∑ 1
1
(1-13)
Multipliziert man den Stoffmengenanteil mit 100 %, so kann man
ihn als prozentuale Größe angeben, also Stoffmengenprozent oder
Molprozent (Mol-%).
1 .5 .3 Volumenanteil
Der Volumenanteil (Formelzeichen ϕ) einer Kompo-nente an einem
Stoffgemisch ist das anteilige Volu-men dieser Komponente an der
Summe der Volu-mina aller Komponenten des Stoffgemisches.
Be-rechnet wird der Volumenanteil der Komponente i als Quotient aus
dem Volumen der Komponente Vi und der Summe aller Volumina des
Stoffgemisches aus k Komponenten.
ϕii
jj
k
V
V=
=∑
1
(1-14)
Der Volumenanteil einer Komponente des Gemi-sches liegt zwischen
0 und 1:
0 ≤ ϕi ≤ 1 (1-15)
Die Volumenanteile aller k Bestandteile eines Stoff-gemisches
addieren sich zu 1.
ϕii
k
==∑ 1
1
(1-16)
Multipliziert man den Volumenanteil mit 100 %, so kann man ihn
auch als prozentuale Größe angeben, also Volumenprozent (Vol.-%).
Bei der Zusammen-setzung von Gasen oder bei der Festlegung von
Ex-plosionsgrenzen ist diese Angabe üblich.
1 .5 .4 Massenkonzentration
Die Massenkonzentration (Formelzeichen ß) ist eine
Gehaltsangabe, bei der die Masse mi eines Stoffes i auf das Volumen
V eines Stoffgemisches oder einer Lösung bezogen angegeben
wird.
iimß
V= (1-17)
Die SI-Einheit lautet [ß] = kg/m3. Bei Arbeiten im Labor wird
meistens die Einheit g/l verwendet.
1 .5 .5 Stoffmengenkonzentration
Die Stoffmengenkonzentration (Formelzeichen c) ist eine
Gehaltsangabe, bei der die Stoffmenge ni eines Stoffes i, bezogen
auf das Volumen V eines Stoffge-misches oder einer Lösung,
angegeben wird.
cnVi
i= (1-18)
Die SI-Einheit lautet [c] = mol/m3. Bei Arbeiten im Laboratorium
wird meistens die Einheit mol/l ver-wendet.
1 .5 .6 Volumenkonzentration
Die Volumenkonzentration (Formelzeichen s) ist eine
Gehaltsangabe für Mischphasen, insbesondere von Lösungen, bei der
das Volumen Vi eines Stoffes i, bezogen auf das Gesamtvolumen V
eines Stoffge-misches oder einer Lösung, angegeben wird.
s iiV
V= (1-19)
Die SI-Einheit lautet [s] = m3/m3. Bei Arbeiten im Laboratorium
wird meistens die Einheit l/l verwen-det. Die Volumenkonzentration
unterscheidet sich von der Gehaltsangabe Volumenanteil, da bei der
Volumenkonzentration eine mögliche Volumenkon-traktion mit
berücksichtigt ist.
-
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme22
1 .5 .7 Molalität
Die Molalität (Formelzeichen b) ist der Quotient aus der
Stoffmenge ni des gelösten Stoffes i und der Masse mLsgm des
Lösungsmittels.
bn
mi=
Lsgm.
(1-20)
Die SI-Einheit lautet [b] = mol/kg.
1 .5 .8 Aktivität
Aufgrund interionischer Wechselwirkungen in kon-zentrierten
Lösungen ist die wirksame Konzentration oder Aktivität der Lösung
kleiner als die tat-sächliche Konzentration. Die Abweichungen sind
umso größer, je höher die Konzentrationen der Stof-fe sind.
a f cc
= ⋅°
(1-21)
a Aktivität, f Aktivitätskoeffizient, c
Stoffmengenkonzentration, c° Standard-Stoffmengenkonzentration (1
mol/l)
1 .6 Umrechnungen und Mischungsrechnung
Im Laboratorium werden mitunter Lösungen herge-stellt, indem
zwei Lösungen unterschiedlichen Mas-senanteils zu einer neuen
Lösung vermischt wer-den. Manchmal wird auch eine Lösung
hergestellt, indem eine höherkonzentrierte Lösung mit
Lösungs-mittel (z. B. Wasser) verdünnt wird. Die Mengen bzw. die
Massenanteile werden mit der Mischungsgleichung berechnet:
m1 w1 + m2 w2 + . . . = (m1 + m2 + . . .) wMischung (1-22)
m1 Masse der Lösung 1, m2 Masse der Lösung 2, w1 Massen anteil
der Lösung 1, w2 Massenanteil der Lösung 2, wMischung Massen anteil
der entstandenen Mischung
Benutzt man zum Verdünnen einer Lösung reines Lösungsmittel, so
beträgt der Massenanteil des rei-nen Lösungsmittels w2 = 0.
Beispiel 1 .1: Es sollen 2,5 kg Schwefelsäure mit w (H2SO4) =
15 % aus einer konzentrierten Schwefelsäure (w = 95 %) mit Wasser
hergestellt werden. Welche Masse an konz. Schwefelsäure und welche
Masse an Wasser sind abzuwiegen?1. Zunächst wird die
Mischungsgleichung aufgestellt und
werden die Daten der Aufgabe definiert:m1 · w1 + m2 · w2 = (m1 +
m2) · wMischungm1 = Schwefelsäure, w(H2SO4) = 95 %m2 = Wasser
Beide Massen ergeben zusammen nach dem Mischen 2 500 g Lösung
(m1 + m2 = 2 500 g)
m2 = 2 500 g – m1 w1 = 95 % w2 = 0 % wMischung = 15 %2. Die
Daten werden in die Mischungsgleichung einge-
setzt: m1 · 95 % + (2 500 g − m1) · 0 % = 2 500 g · 15 % Für m1
ergibt sich nach Umstellung der Gleichung: m1 = 395 g Schwefelsäure
mit w = 95 %.3. Die Menge an Wasser kann aus der Gesamtmenge
her-
zustellender Schwefelsäure berechnet werden. Masse der
95 %-Schwefelsäure und Masse Wasser ergeben zusammen 2 500 g.
m2 = 2 500 g – m1 = 2 500 g − 395 g = 2 105 g Wasser4. Es werden
2 105 g Wasser vorgelegt und langsam darin
395 g Schwefelsäure mit w = 95 % eingerührt. Man er-hält 2,5 kg
Schwefelsäure mit einer Konzentration von 15 %.
In der Praxis muss schnell gerechnet werden. Formt man die
Mischungsgleichung (1-22) für zwei Kom-ponenten um, dann erhält
man:
m1 w1 + m2 w2 = (m1 + m2) wMischungm1 w1 − m1 wMischung = m2
wMischung – m2 w2m1 (w1 − wMischung) = m2 (wMischung. − w2)
mm
w ww w
1
2
2
1
=−
−Mischung
Mischung
(1-23)
-
1.6 Umrechnungen und Mischungsrechnung 23
1Die Differenzen (wMischung – w2) zu (w1 – wMischung) ver-halten
sich wie die Massen der beiden Komponenten. Dieses Verhältnis lässt
sich in Form eines Kreuzes, dem Mischungskreuz (Andreaskreuz),
darstellen und damit das Massenverhältnis berechnen:
wMischung
w2 . . . m2
w1 . . . m1w wMischung 2–
w w1 Mischung–
Masse m
Stoffmenge nVolumen V
Teilchen-anzahl N
M =
mAtom =
Vm =
= NA =m
m
V
m Nn
N
n
V nρ
Bild 1 .2 Umrechnungsformeln von Masse m in Teilchen-anzahl N,
Volumen V und Stoffmenge n mit der Dichte ρ und der molaren Masse
M
Zur schnellen Umrechnung von Stoff- und Gehalts-größen können
die Gleichungen in Bild 1.2 genutzt werden.
Beispiel 1 .2: Welche Masse an Natriumchloridlösung mit einem
Massenanteil von w (NaCl) = 18 % muss zu 500 g einer Lösung mit
einem Massenanteil von w (NaCl) = 8 % gegeben werden, damit eine
Mischung mit w (NaCl) = 10 % entsteht?1. Zunächst werden die Daten
der Aufgabe definiert: w1 = 18 %, w2 = 8 % und wMischung = 10 % und
entsprechend dem Mischungskreuz eingesetzt.2. Aus der
Differenzbildung ergibt sich: wMischung – w2 = 10 % − 8 % = 2 % ⇒
m1 = 2 w1 − wMischung = 18 % − 10 % = 8 % ⇒ m2 = 8 Die beiden
Kochsalzlösungen sind daher im Verhältnis
2 zu 8 bzw. 1 zu 4 miteinander zu mischen.
3. Da 500 g einer 8 %-NaCl-Lösung mit einer 18 %-NaCl-Lösung
gemischt werden sollen, erfolgt der nächste Rechenschritt als
Dreisatz:
4 Teile entsprechen 500 g NaCl (w = 8 %) 1 Teil entspricht x g
NaCl (w = 18 %) x = 1/4 · 500 g = 125 g NaCl (w = 18 %)4. Es werden
125 g der 18 %-Kochsalzlösung benötigt, um
mit 500 g der 8 %-Kochsalzlösung eine Mischkonzentra-tion von
10 %-NaCl zu erhalten.
Massenanteil in Stoffmengenanteil
wx M
x Mi
i i
i ii
k=⋅
⋅=∑
1
(1-24)
xw
M wM
ii
ii
ii
k=⋅
=∑
1
(1-25)
wi Massenanteil der Komponente i in %, xi Stoffmengenanteil der
Komponente i in %, Mi molare Masse der Komponente i in g/mol
Massenanteil in Stoffmengenkonzentration
wc M
ii i=⋅⋅r 10
(1-26)
cwMi
i
i
=⋅ ⋅r 10
(1-27)
wi Massenanteil der Komponente i in %, ci
Stoffmengenkonzent-ration der Komponente i in mol/l, r Dichte des
Lösung in g/ml, Mi molare Masse der Komponente i in g/mol
Massenanteil in Volumenanteil
wii i=⋅� ��
(1-28)
��
�ii
i
w=
⋅ (1-29)
wi Massenanteil der Komponente i in %, si Volumenanteil der
Komponente i in %, ri Dichte des reinen Stoffes in g/ml, r Dichte
der Lösung in g/ml
-
1 Physikalische Größen und Einheitensysteme24
Massenanteil in Massenkonzentration
wii=
⋅ρ 10ß (1-30)
wßi i= ⋅ ⋅10 ρ (1-31)
wi Massenanteil der Komponente i in %, ßi Massenkonzentration in
g/l, r Dichte des Lösung in g/ml
Massen-konzentration ß
Stoffmengen-konzentration c
Volumen-konzentration c =
=
·
ß
M
ß c M= ·
Bild 1 .3 Umrechnungsformeln von der Massenkonzentration ß in
die Stoffmengenkonzentration c und in die Volumenkonzen-tration s
mit der Dichte r und der molaren Masse M
-
SachwortverzeichnisA
Abgas 359Abgeberphase 342Abhängigkeit der Reynolds-Zahl und
des Widerstandsbeiwerts 214Ablaufstrom 317Abschätzung der
Messunsicherheit 31Abscheidegrad 217Abscheiden 219Absenkung des
Druckes 319Absetzen 211Absetzprozesse 211Absorbat 342Absorbens
342Absorbensverhältnis 347, 351Absorpt 342Absorption 342Absorption
von CO2 358Absorption, physikalische 343Absorptionsgeschwindigkeit
370Absorptionsgrad 357Absorptionskolonne 360Absorptiv 342Abstoßung
zwischen den Molekülen 58Abtrennen unerwünschter
Komponenten 198Abtriebsgerade 325Abtriebsteil 323Abweichung von
Messwerten, grobe
25Abweichung von Messwerten,
systematische 25Abweichungen der Messwerte 25Abweichung vom
idealen Verhalten
168Addition, quadratische 33adiabatisch 92Adsorbens 132Adsorber,
diskontinuierlich betriebene
379
Adsorption 342, 362Adsorptionsanlage, (quasi)
kontinuierliche 380Adsorptionsbetrieb, kontinuierlicher
380Adsorptionsisobare 368Adsorptionsisothermen
368Adsorptionsmittel 364 f.Adsorptiv 132Agglomerieren 254 ff
.Aggregatzustände und Phasenlehre
38 ff .Aktivierung der C=C-Doppelbindung
139Aktivierung der C=O-Bindung 139Aktivierung der N-Bindung
139Aktivierung durch Initiatorzerfall 126Aktivierung von Reaktionen
und
Katalyse 122 ff .Aktivierung von Reaktionsprozessen
123Aktivierung, biokatalytische 126Aktivierung, fotochemische
128Aktivierung, katalytische 124Aktivierung, thermische
123Aktivierungsenergie 118Aktivität 22, 125Aktivkohle 365amorph
49Ampere 15Analyse, elektrische 196Analyse, optische 196Änderung
der Anlagenkennlinie 267Änderung des Verlaufs der
Pumpenkennlinie 267Anfertigung einer grafischen
Darstellung 35Anforderungen, sicherheitstechnische
77Angaben zur Wärmedämmung 80
Anlagenkennlinie 266Anlagerung 362Anomalie des Wassers
46Ansaugen 271Anteilsgrößen 89Antriebsmotor 270Anwendungsgebiete
251Anzahl der Übertragungseinheiten
(NTU) 337Anziehung zwischen den Molekülen 58Apparate
79 f.Äquivalentdurchmesser 185Arbeitsplatzgrenzwert (AGW)
84Armaturen 80Arrhenius-Gleichung 118Arten der Förderung
260Aufbauagglomeration (Pelletieren)
255Aufbereitung am Ende der Filtration
229Aufgabenstellung 80aufkonzentriert 288Aufnehmerphase
342Ausbeute 90Ausdehnen 272Ausdehnungskoeffizient, linearer
46Ausgangsgemisch 306Auslaugen 393Außenmischung 208Austauschzonen
(Böden) 321Austritt 271Auswertung linearer Zusammenhänge,
grafische 36Auswertung von Messdaten, grafische
34autokatalytisch 137Avogadro-Konstante 39Axialpumpen
263azeotrop 307Azeotropie 309 f.
-
Sachwortverzeichnis 401
BBackenbrecher 202Basenkatalyse 138 f.Basisgrößen
14Batch-Extraktion 389Batch-Reaktor 395Bauarten der
Filtrationsmodule 235Bauarten von Trocknern 301Bauform eines
Wärmeaustauschers
287Becherwerke 275Bedeckungsgrad 364Begasen einer Flüssigkeit
252Begasung 198, 208Beispiele für Reaktionen 0. Ordnung
105Beispiele für Reaktionen 1. Ordnung
106Beladung 132, 346Beladung am Gasaustritt 349Beladung im
Gaseintritt 349Beladung im Waschmitteleintritt 349Beladungen,
geringe 371Beladungen, hohe 371Beladungskapazität
365Beladungskapazität, maximale 367Beladungsverteilung
376Beladungswert, tatsächlicher 377Benennung der Ein- und
Ausgangsstoffe 79Benennung der Stoffe zwischen den
Stufen 79Benetzungsfaktor 354Beobachtungseinheit
26Beobachtungsmenge 26Beobachtungsmerkmale 26Berechnung 264, 304,
347Berechnung und Auswertung von
Verweilzeitverteilungen 172Berechnung von Rührkesselkaskaden
163Berechnungen zur Kristallisation 291Berechnungsbeispiele
179Bereich 29Bereich, kinetischer 131Bereich, laminarer 248Bereich,
turbulenter 249Berieseln 198, 204Berieselung 204Beschreibung der
Messunsicherheit
31
Beständigkeit 365Bestimmung der HTU-Werte 356Bestimmung der
NTU-Werte 355Bestimmung der Tropfenmasse
(Stalagmometer) 49Bestimmung von Reaktionsordnungen
109Bestimmungsmethoden,
experimentelle 112Bestwert 29BET-Gleichung 373Betrieb,
diskontinuierlicher 147Betrieb, halbkontinuierlicher 147Betrieb,
kontinuierlicher 147Betriebsbedingungen,
charakteristische 79Betriebsformen, allgemeine
146Betriebsformen, wärmetechnische
148Betriebsführung mit Rückvermischung
der Reaktionsmasse kontinuierliche 159
Betriebsführung ohne Rückvermischung der Reaktionsmasse,
kontinuierliche 156
Betriebsparameter 209Betriebspunkt
267Betriebssicherheitsverordnung
(BetrSichV) 83Betriebsweise, kontinuierliche 91Betriebszeit
152Betriebszustand, adiabater 148Betriebszustand, instationärer
159Betriebszustand, isothermer 148Betriebszustand, polytroper
148Beurteilungsgrößen und Definitionen
89Bewehrung des Rührbehälters 247Bezeichnung der einzelnen
Stufen 79Bezeichnung und Menge der
Energieart 79Bezugsgröße, unveränderliche 296Bilanzen
101Bilanzen an einer Rektifikationskolonne
323Bilanzgebiet 99Bilanzierung 347Bilanzierung von Adsorbern
375Bilanzlinie 355bimolekular 109
Binäre Phasengleichgewichte 55Bingham-Fluid 71Binodale
384Binodalkurve 59Biokatalysatoren 126Biokatalysatoren,
immobilisierte 127Bitumen 341Blasengase 209Blitzlichtfotolyse
112Bodenstein-Zahl 180Boyle-Temperatur 42Bragg-Gleichung
51Bravais-Gitter 50Brechen 198 f.Bruchvorgang
201Brunauer-Emmet-Teller-Isotherme
(BET) 133
CCandela 15Charakterisierung von Partikeln und
dispersen Systemen 184 ff .Chemisorption 132, 134, 342 f.,
363Clausius-Clapeyron-Gleichung 54 f.
DDampf 282Dampf, gesättigter 282Dampf, überhitzter ungesättigter
283Dampf, überkritischer 283Dampfbelastung 336Dampfdruck 78,
280Dampfdruckerniedrigung 60Dampfdruckerniedrigung, relative
56Dampfdruckmaximum 308 f.Dampfdruckminimum 308, 310Darstellung,
grafische 304Darstellung von Messreihen 26Daten der Zentrifuge,
konstruktive
222Daten zu Hauptreaktionen 77Daten zu Nebenreaktionen 77Daten
zu Phasengleichgewichten 78Daten zur Toxikologie 77Daten,
sicherheitstechnische 83Daten, toxikologische 84Desaktivierung
125Desorption 342, 345, 361Desorptionsgeschwindigkeit
370Destillation 312Destillation und Rektifikation 302 ff .
-
Sachwortverzeichnis402
Destillation, absatzweise (einfache) 312
Destillation, einfache 312Destillation, einfache
diskontinuierliche 312Destillation, fraktionierte 312,
316Destillation, kontinuierliche 317Destillationslinien
341Destillatstrom 317Dichte 45, 78Dichte und Volumenausdehnung
45Dichtstromförderung 277Differenzialgleichungen
104Differenzialmethode 110, 195Differenzielle
Verweilzeitverteilung
180Diffusion, äußere 131Diffusion, innere 131Diffusion,
molekulare 131Diffusionsgebiet, äußeres 131Diffusionsgebiet,
inneres 131Diffusionsvorgänge 364Diffusor (große Ventilatoren)
270Dilatanz 71diskontinuierlich 89Dispergieren von Flüssigkeiten
252Dispersionsmittel 184Dispersionsmodell 175Dispersionszustand
184Dosierbarkeit 198Dosis 84Drehkolbenverdichter
273Dreiecksdiagramme 341Dreieckskoordinatensysteme
59Dreikomponentengemische 341Dreiphasenreaktionen 133Druck,
hydrostatischer 48Druck, konstanter 231Druck, messbarer 67Druck,
osmotischer 62Druck und Osmose 62Dreistoffdiagramm 386Druckabfall,
konstanter 231Druckdifferenz 230, 264Druckförderanlagen
276Druckstufe 80Druck-Temperatur-Phasendiagramm
52Druckverhältnisse 228Druckverlust in Formstücken und
Armaturen 75
Druckverlust in Rohrleitungen 73Dual-Flow-Böden
321Dünnstromförderung 276Durchbruchskurve (DBK) 376Durchflüsse
80Durchflüsse und Mengen der Energien
79Durchflüsse und Mengen der Stoffe
79Durchgang 188Durchmesser, mittlerer 186Durchmesser, mittlerer
arithmetischer
206Durchmischungskennzahl 249Durchregnen
322Durchströmungseigenschaften,
verbesserte 254
EEbene Wände 284Edukte 77, 88Effekt, katalytischer
140Eigenschaften der Suspension 229Eigenschaften des Filtermittels
229Eigenschaften von Gemischen 83Eigenschaften, kolligative
60Eindampfen 288Einfluss des Rücklaufverhältnisses
331Einführung und Grundbegriffe 88Einheit 14Einheitensystem,
Internationales 14Einlaufdüse 270einphasig 128Einstoffdüse
205Einteilung der Agglomeration 255Einzelproblemstellungen im Labor
und
Technikum 76Einzelumsatz 162Elektronenbeugung
52Elementarreaktion 109Elementarzelle 49endergonisch 95endotherm
93Energie, innere 93Energie, kinetische 93Energie, potenzielle
93Energieart 79Energieinhalt 117Energiemaximum 121Energieträger
79
Enthalpie 93Enthalpie, freie 95Entmischung 240Entmischung,
vollständige 239Entropie 95Enzym-Substrat-Komplex 141Erfassung der
Messwertabweichung
29Erhaltung der Masse 100Erhaltungssatz der Energie
101Erhaltungssatz der Masse 100Erhöhung des Siedepunktes
61Ermittlung der kinetischen Daten 115Erster Hauptsatz
92Erwartungswert 30Ethanol 304Exergie 95exergonisch 95exotherm
93Explosionsgrenzen 83Extinktionsmessung 196Extraktion
381Extraktion, absatzweise 389Extraktion im Gegenstrom,
kontinuierliche 391Extraktion im Kreuzstrom,
kontinuierliche 390Extraktionsgrad 383Extraktionsgut
393Extraktionsmittel 381Extraktionsrückstand 393Extraktlösung
381Extraktphase 381Extrakt(stoff) 381Extrusion 258Exzessvolumen
(Volumendilatation),
positives 19Exzessvolumen (Volumenkontraktion),
negatives 19
FFeed 306, 323Fehler 25Fehlerabschätzung 33Fehlerarten
25Fehlerfortpflanzung 32Fehlerfortpflanzung, GAUSSsche
33Fehlerfortpflanzung, lineare 33Feingutkegel 201Feinheitsmerkmale
186Feldstörung 197
-
Sachwortverzeichnis 403
Fest-Flüssig-Extraktion 393Festkörper, idealer 49Feststoff
198Feststoffbilanz 216Feststoff-Feststoff 211Feststoff-Flüssigkeit
211Feststoff-Gas 211Feststoffförderung 274Feststoffmischung,
pneumatische 241Feuchte, absolute 41Feuchte, relative 41,
296Feuchtebeladung 296Feuchtegrad 41Filmdiffusion 129Filterkuchen
229Filtermittel 228Filtermittel, primäres 229Filtermittel,
sekundäres 229Filtern 228Filterstützen 229Filtrat
229Filtrationsprozesse 228Filtrationsvorgang 229Filtrieren 211,
228Flammpunkt 83Fliehkraftsichter 196Fließgleichgewicht
142Fließrichtung 79Fließrichtung der Hauptstoffe 79Fließschemata
von Anlagen 78Fließverhalten, Newtonsches 71Fließverhalten,
verbessertes 254Fließweg 79Flokkulanten 227Flokkulation 227Flotat
228Flotation 227Flüchtigkeit, mittlere relative 329Flüchtigkeit,
relative 307Fluid 364Fluide, ideale 67Fluide, inkompressible
65Fluide, kompressible 65Fluide, nicht-Newtonsche 71Fluide, reale
67Fluide, überkritische 53Fluid-Fluid-Reaktion 134Fluidisieren
241Fluidität 47flüssig – dampfförmig 302Flüssiger Zustand 45
Flüssig-Flüssig-Extraktion 381Flüssigkeit
198Flüssigkeit-Flüssigkeit 211Flüssigkeitsbelastung
336Flüssigkeitsreaktionen, einphasige
138Flüssigkeitsseite 356Flüssigkeitszerteilung 198,
204Flutgrenze 337Flutpunkt 337Folgereaktionen 116Förderbänder
274Förderhöhe 264Fördermittel 260Förderstrom 264Förderung mit
Pumpen 261Förderung, pneumatische 275Förderwege 260Formfaktor
186Fouling 234Fraktionen 316Freifallmischer 241Freiheitsgrade
52Freundlich-Gleichung 372Füllen der Lücken 257Füllkörperkolonnen
336
GGas, absorbierendes 345Gas, ideales 38Gasbelastungsfaktor
378Gase, reale 42Gas-Flüssigkeit 211Gasgemische 19, 40Gasgleichung,
allgemeine 18, 39Gasmenge, reinigende 349Gasphase 356Gasreaktionen,
endotherme 137Gasreaktionen, exotherme 137Gas-Stripping
360Gasverteilung 198Gasvolumina 41Gausssche Normalverteilungs-
funktion 191Gebiet, kinetisches 132Gefrierpunkt abgesenkter
61Gefrierpunktserniedrigung 61Gefriertrocknung 301Gegenstrom
149Gegenstromdestillation 321Gegenstromprinzip 284
Gegenstromsichter 196Gehalts- und Konzentrationsangaben
19Gemisch, ideales 19, 302Gemisch, reales 308Gemische, binäre
302Gemische, einphasige 56Gemische, heterogene 19Gemische, homogene
38Gemische, reale 19Gemische, zweiphasige 58Gerade
349Geradenfunktion 105Geradrohrwärmeaustauscher 287Gesamtbilanz
215, 323Gesamtumsatz 162Gesamtverfahren 77Gesamtwiderstand
beider
Diffusionsschichten 355gesättigt 290Geschwindigkeit
212Geschwindigkeitsgesetz 103Geschwindigkeitskonstante
117Geschwindigkeitsunterschiede 265Gesetz der abgewandten
Hebelarme
306Gesetz von Boyle-Mariotte 38Gesetz von der Erhaltung der
Energie
92Gesetz von Gay-Lussac 39Gesetze der Reaktionskinetik
103Gestaltung und stoffliche Bilanzierung
162Gibbs-Helmholtz 95Gittergerade 49Gleichgewicht, chemisches
95 f.Gleichgewichtsbeladung, maximal
mögliche 377Gleichgewichtsdiagramm
306Gleichgewichtskoeffizienten 307Gleichgewichtslinie
355Gleichgewichtslinie, lineare 356Gleichgewichtslinie, linearer
Verlauf
352Gleichgewichtsreaktionen 114Gleichstrom 147,
149Gleichstromprinzip 352Gleichstromverfahren 289Gleichung, lineare
370Gleichung von Bernoulli 67Gleichung von Torricelli 69
-
Sachwortverzeichnis404
Gliederbandförderer 274Glockenboden 322Granulierkonus
256Granulierteller 256Granuliertrommel 256Grenzflächenenergie,
freie 201Grenzflächenenergie, spezifische freie
201Grenzflächenreaktionen 135Größen 14Größen und
Einheitensysteme,
physikalische 14 ff .Größen und Größenarten 14Größen- und
Zahlenwertgleichungen
16Größen, abgeleitete 15Größen, kennzeichnende 80Größen,
sonstige 78Größen, stoffeigene intensive 17Größen, systemeigene
intensive 17Größenarten 14Größengleichungen 16Grundbegriffe,
produktionstechnische
76 ff .Grundbegriffe, strömungstechnische
65 ff .Grundfließschema 78 f.Grundinformation 79 f.Grundlagen
der Reaktionstechnik 88 ff .Grundlagen, statistische 25 ff
.Grundlagen, verfahrenstechnische
13 ff .Grundtypen chemischer Reaktoren
150Gurt-, Gliederbandförderer
und Becherwerke 274Gütegrad, isentroper 269
HHaftflüssigkeit 295Haftkräfte 255Hagen-Poiseuillesches Gesetz
73halbkontinuierlich 89Halbwertszeit von Reaktionen 1.
Ordnung 106Halbwertszeit von Reaktionen 2.
Ordnung (Typ I) 107Halbwertszeit von Reaktionen 2.
Ordnung (Typ II) 108Halbwertszeit von Reaktionen 3.
Ordnung 109
Halbwertszeitmethode 111Handling, einfaches 365Häufigkeit,
absolute 27Häufigkeit, relative 27Häufigkeitsverteilungen einer
Stichprobe 26Hauptfließlinien 79Hauptprodukt 115Hauptsätze der
Thermodynamik 93Heißdampf 283Heizleistung 317, 334Hemmung,
kompetitive 144Hemmung, nichtkompetitive 144 f.Hemmung,
unkompetitive 144 f.Henrysches Gesetz 343heterogen
128Heterogenkatalyse 140HETP-Wert 337 f.Hilfsstoffe 77Histogramm
27Hochdruck-Extraktion 395Höhe einer Übertragungseinheit (HTU)
337Höhe eines Adsorberbetts 377Höhe, geodätische
264Höhenkriterium 252homogen 19, 128Homogenkatalyse 140HTU-Wert
(height of transfer unit) 355Hydrolasen 141hypertonisch
62hypotonisch 62Hysterese 369
IIdealreaktor 175Impulsmethode 171Inertheit 365Inhibitoren
143Inkompressibilität von Flüssigkeiten
44Innenmischung 208Instrumentenfließschema 78, 80Integralmethode
195Integrationsmethode 111International Union of Biochemistry
and Molecular Biology (IUBMB) 141Interpretation der Ergebnisse
180Ionen 126irreversibel 94, 113isenthalp 92
isentrop 92isobar 39, 92isochor 92Isolationsmethode
110Isomerasen 141isotherm 38, 92Isothermen, günstig verlaufende
369Isothermen, ungünstig verlaufende
369isotonisch 62isotrop 46
KKanalbildung 169Kapillarflüssigkeit 295Kaskade von
kontinuierlich
betriebenen idealen Rührreaktoren 173
Kaskadenmodell 178Katalysator 77, 122Katalysatoren,
multifunktionelle 125Katalysatorwirkungsgrad, externer
130Katalyse 122Katalyse, heterogene 124, 128Katalyse, homogene
124, 128, 136Kavitation 266Kelvin 15Kenngrößen einer Verteilung
187Kenngrößen eines Absorbers 357Kennzahlen, dimensionslose
100Kesselzahl 180Kinetik chemischer Reaktionen 102 ff .Kinetik
komplexer Reaktionen 113Klärfläche, äquivalente 222Klärung
215Klasseneinteilung 27Klassieren 217Klassifizierung chemischer
Reaktionen
88Klassifizierung von Reaktoren 146Knotenlinie
385Knudsen-Diffusion 130Koagulant 227Koagulation 227Koeffizienten
(Umsatzzahlen),
stöchiometrische 90Koexistenzkurve 53Kolbenblasenströmung
210Kolonnen 321Kolonnenkopf 324
-
Sachwortverzeichnis 405
Kompaktkatalysatoren 125Komplex, aktivierter 120Komponente,
leichter siedende 304Komponenten, gasförmige 341Kompression
258Kondensationsenthalpie 54Kondensationskurve
305Kondensationsprozess 364Konjugationslinie 387Konoden 57,
306Konstante, ebullioskopische 61Konstante, katalytische
143Konstante, kryoskopische 62Konstruktion der Stufen
331Kontaktstellen 255Kontakttrocknung 295, 299kontinuierlich
89Kontinuitätsgleichung 66 f.Konvektion 99, 283Konvektionstrocknung
295Konzentration 84Konzentration, wirksame 22Konzentrationsbeiwert
213Konzentrationsgrößen 89Konzentrationsunterschied 394Konzept der
Übertragungseinheit 337Kopf 323Kopfrücklauf
323Kopf-Rücklaufverhältnis 323Körnerkollektive
184Korngrößenverteilung 198Korrosionsverhalten der Werkstoffe
77Kraft, treibende 296Kreuzstrom 149, 285Kreuzstromboden
321Kristallgitter 49Kristallgitter und Kristallsysteme 49kristallin
49Kristallisation 54, 290 ff .Kristallisationsenthalpie
54Kristallisationsverdampfer (vertikale
Bauweise) 294Kristallisatstrom 292Kristallisieren
288Kristallwasser 291, 295Kritische Größen eines Gases
43Kuchenfiltration 229Kugelmühlen 203Kühlkristallisation
291Kühlkristallisation, reine 292Kurzschlussströmung 169
LLabyrinthfaktor 130Lagedruck 67Lagerbarkeit 198Länge des
ungenutzten Betts 377Längenausdehnung 46Langlebigkeit
365Langmuir-Gleichung 370Langmuir-Isotherme für zwei Stoffe
133Laufrad 270Laufrad, halbaxiales 263LC50-Wert 84LD50-Wert
84Leichtbenzin 341Leichtsieder 303, 311Leistungsbedarf 247Leitung
(konduktive Ströme) 99Lichtstreuung 196Ligasen 141Linearisierung
34liquid 94Lockerungsgeschwindigkeit 242Löschverhalten
148Löslichkeit 62Löslichkeit von Gasen 63Löslichkeit, maximale
63Lösung, echte 60Lösung, gesättigte 291Lösungen 19, 290Lösungen,
kolloide 60Lösungen, verdünnte 58, 60Lösungsmittel 290,
381Lösungsmittelstoffverhältnis 390Lösungsmittelstrom
383Lösungsmittelverhältnis 347Luft, feuchte 296Lösungsvermittlung
382Lüfter und Gebläse 268Lyasen 141
MMahlen 198 f.Mahlgrenze 199Makrokinetik 88, 129Makroporen
365Mammutpumpenprinzip 288Markierungskonzentration am
Reaktorausgang 179Maschinen 79 f.Masse, mittlere molare 40
Massenanteil 20Massenanteil in Massenkonzentration
24Massenanteil in Stoffmengenanteil 23Massenanteil in
Stoffmengenkonzentration 23Massenanteil in Volumenanteil
23Massenkonzentration 21Massenübergangszone 376Massenwirkungsgesetz
96, 136McCabe-Thiele-Diagramm 325Mechanische Verfahrenstechnik
183 ff .Mechanismus 120Median 31Median, empirischer 29Medianwert
190mehrphasig 128Menge 79Mengen von Energie 80Merkmal,
quantitativ-diskretes 28Merkmal, quantitativ-stetiges 28Mesoporen
365Messen einer Partikelgrößenverteilung
195Messgröße 29Messgrößen, konzentrationsabhängige
111Messschema 78, 82Messtechnik 79Messung der
Verweilzeitverteilungen
171Messunsicherheit, absolute 25Messwerte, zufällige Abweichung
26Meter 15Methanol 304Methode der Anfangsgeschwindig-
keiten 110Methode der oberen und unteren
Grenze 32Methoden zur Ermittlung der
Festkörperstruktur 51Michaelis-Menten-Gleichung 142Mikrokinetik
88, 129Mikroporen 365Mindestvolumen 18Mischbarkeit, verbesserte
254Mischen 238 ff .Mischen von Feststoffen 240Mischen von Fluiden,
statisches 243Mischen von Flüssigkeiten,
dynamisches 39
-
Sachwortverzeichnis406
Mischer mit erhöhter Geschwindigkeit 241
Mischer mit geringer Geschwindigkeit 241
Mischgüte 238, 249Mischkristalle 19Mischstromförderung
276Mischung im Molekülmaßstab 169Mischung, ideale 56, 58Mischungen,
nichtideale 57Mischungsgerade 386Mischungsgleichung 22Mischungsgrad
240Mischungskreuz 23Mischungslücke 310 f.Mischungslücke, einseitig
offene 388Mischungslücke, geschlossene 386 f.Mischungspunkt, krit.
385Mischungszustand 184Mischzeit 249Mitreißen 322Mitrotieren der
Flüssigkeit 246Mittel, arithmetisches 29Mitteldestillate (leicht)
341Mitteldestillate (schwer) 341Modalwert 190Modelle, empirische
368Mol 15Molalität 22, 61Molekulardiffusion 130Molekularität
109Molekularität einer Reaktion 109Molekularsiebe 366Momente,
gewöhnliche 176 f.Momente, zentrale 176 f.Monodispersität
184monomolekular 109MTZ (Mass Transfer Zone) 376
NNachleitwerk 270Näherungsformel nach Rittinger
200Näherungsgleichung nach Bond 200Näherungsgleichung nach Kick
200Nanofiltration 234Nassdampf 282Naturumlauf 288Naturzeolithe
367Nebenprodukte 77, 115Nennweite 80Nernstscher Verteilungssatz
343
Nichtidealität, globale 169Nichtidealität, lokale
169Normalverteilung, logarithmische 192Normalverteilung nach Gauß
30Normvolumen 345NTU/HTU-Konzept für die Absorption
353NTU-Wert (number of transfer units)
355
OOberfläche 186Oberfläche, massenspezifische 187Oberfläche,
volumenspezifische 187Oberflächendiffusion
130 f.Oberflächenerneuerungstheorie
(Turbulenztheorie) 353Oberflächenerneuerungstheorie von
Dankwerts 353Oberflächenspannung 48Oberflächenzuwachs
198Oxidoreduktasen 141
PPackungen 337Packungskolonnen 336Parallelbetrieb
289Parallelreaktionen 115Parallelstromprinzip 284Parameter,
apparatetechnische 209Parameter, stoffliche 209Partialdruck
40Partialdruck, zunehmender 345Partialdrücke, hohe
368Partialvolumen 40Partikeldurchmesser 185Partikeleigenschaften,
definierte 254Partikelgröße, abgeschiedene 228Partikelgröße,
häufigste 186Partikelgröße, mittlere 186, 190Partikelgrößen und
Merkmale 185Partikelgrößen, charakteristische 186Partikelkollektive
184Pfropfenströmung 147, 151Pfropfenströmung im Rohrreaktor
168Phase, disperse 184Phase, flüssige 357, 364Phase, gasförmige
364Phasen, zwei unterschiedliche 311Phasendiagramm 52
Phasendiagramme binärer Systeme 308
Phasengesetz von Gibbs 52Phasengleichgewichte, binäre
55Phasengleichgewichte, ternäre 59Phasenumwandlung von
Reinstoffen
52Phasenwechsel 364Phase, schwersiedende 395Physisorption 132,
342, 363Poiseuille-Strömung 130 f.Pol 297Polydispersität
184Porendiffusion 130Porenvolumen, relatives 130Potenzial,
intermolekulares 18Potenzverteilung nach Gates-Gaudin-
Schumann 191Prallmühle 203Pressagglomeration (Formpressen)
257Pressen 258Prinzip des kleinsten Zwanges 98Prinzip von
Avogadro 39Prinzip von Le Chatelier 97Produkte 77,
88Produktionsleistung 88Projektstudie 76Protonenübertragung
139Prozesse, Säure-Basen-katalysierte
139Prozessführung, kontinuierliche 89Prozessgrößen 18,
89Prozessweg A 53Prozessweg B 54Punkt, azeotroper 58, 309Punkt,
kritischer 43, 53
QQuellflüssigkeit 295Querstromfiltration 229, 233
RRadialpumpen 263Radialventilatoren 270Radikale
126Raffinat(lösung) 381Raffinatphase 381Raoultsches Gesetz 56,
302Raumgruppen 50Rayleigh-Gleichung 313
-
Sachwortverzeichnis 407
Reaktion, chemische 77, 129Reaktionen dritter Ordnung
108Reaktionen erster Ordnung 105Reaktionen nullter Ordnung
105Reaktionen zweiter Ordnung 107Reaktionen, augenblickliche
135Reaktionen, enzymkatalytische 140Reaktionen, fotochemische
128Reaktionen, heterogene 103Reaktionen, homogene 103Reaktionen,
katalysierte 138Reaktionen, langsame 134Reaktionen, schnelle
135Reaktionen, unkatalysierte 138Reaktionsablauf
135Reaktionsbedingungen, optimale 77Reaktionsenthalpie
93Reaktionsführung, adiabate 152Reaktionsgeschwindigkeit
102Reaktionsgeschwindigkeitskonstante
104Reaktionsmechanismus 140Reaktionsordnung 104,
109Reaktionsphase 89Reaktionsrichtung 95Reaktionsspezifität
141Reaktionssysteme, einphasige 137Reaktionstechnik, chemische
87 ff .Reaktionstyp 89Reaktionszeit 152Reaktor, beidseitig
geschlossener 177Reaktor, beidseitig offener 177Reaktoren, ideale
146 ff .Reaktoren mit realem Verhalten 175Reaktoren, vergleichende
Betrachtung
165Reaktortyp 89Reale Reaktoren und
Verweilzeitverteilungen 168 ff .Regel von Hirschfelder,
empirische
119Regelschema 78, 82Regeltechnik 79Regel von Trouton
55Regeneratoren 287, 360Regiospezifität 127Reibungsverluste
264Reinstoffgrößen 83Rektifikation 319 f.Rektifikationsverfahren
338Rekuperatoren 287
Relaxationsmethoden 113Resublimationsenthalpie 54reversibel 94,
113Reversible Hemmung von Enzymen 143Rheopexie
71Rohrbündelwärmeaustauscher 287Rohre, glatte 74Rohre, raue
74Rohrleitungen 80Rohrleitungsfließschema 78, 80Rohrreaktor,
kontinuierlicher 166Rohrreaktor, laminar durchströmter
174Rohrreibungszahl 73Rohrströmung mit Reibung 72Rohrwände
284Rollagglomeration 256Röntgenstrahlbeugung
51Röntgenstrukturanalyse 51Roots-Gebläse (Drehkolbengebläse)
271RRSB-Verteilung 192R-Sätze 83Rücklaufverhältnis
326Rücklaufverhältnis, minimales 329Rücklaufverhältnis, unendliches
328Rückstand 188Rückvermischung, partielle axiale 169Rühren von
nicht-Newtonschen
Flüssigkeiten 250Rührer, axial wirkende 245Rührer, radial
wirkende 245Rührer, tangential wirkende 245Rührkessel, adiabat
betriebener 154Rührkessel, diskontinuierlich
betriebener 152Rührkessel, diskontinuierlicher 166Rührkessel,
isotherm betriebener 153Rührkessel, kontinuierlich betriebener
159Rührkessel, kontinuierlicher 166Rührkessel, polytrop
betriebener 155Rührkesselkaskade 161Rührreaktor, idealer
kontinuierlicher
172Rundlaufstempelpresse 258
SSalz, kristallflüssigkeitsfreies 292Sammler 228Sattdampf
282
Sättigung eines Gases mit Feuchtigkeit 41
Sättigungsgrad 358Sättigungswert 371Satz von Hess
94Saugförderanlagen 278Säurekatalyse 138 f.Sauter-Durchmesser
186Sauter-Durchmesser, mittlerer 206Scale-up 250Scale-up-Kriterien
250Scale-up-Maßstabsübertragung 250Scale-up-Probleme 84Schar von
Dampfdruckkurven 304Schätzung von Unsicherheiten 30Schaufeltrockner
301Schäumer 228Schemata, spezielle 78Scherrate 70Schicht,
monomolekulare 364Schleuderziffer 220Schlüsselkomponenten
82Schlüssel-Schloss-Prinzip 126Schmelzen 54Schmelzen und
Kristallstrukturänderungen 55Schmelzenthalpie 54,
78Schmelztemperatur 78Schmelzvorgänge 258Schneckenextruder
259Schneckenförderer 275Schneckenzentrifuge (Dekanter) 223Schnitt
(Cut) 317Schnittpunktsgerade 327Schubspannung 70Schwerbenzin
341Schwerkraft 260Schwersieder 303Sedimentation
211Sedimentationsanalyse 195Sedimenter 215Segregation
168Segregationsgrad nach Danckwerts
240Sekunde 15Selektivität 90, 365Separator (Tellerzentrifuge)
223Sicherheit, statistische 30Sichten 196Siebboden
322Siebklassierer 217
-
Sachwortverzeichnis408
Siebung (Analysen-) 195Siebung eines Feststoffs 189Siedebereich
306Siedediagramm 305Siedekurve 305Siedepunkt 319Siedepunktserhöhung
61Siedepunktsmaximum 308, 310Siedepunktsminimum
308 f.Siedetemperatur 78Siedeverzug 319Silicagel (Kieselgele)
366Simultanreaktionen 115Sintervorgänge 258Skalen, lineare und
nichtlineare 34Solvat 291Solvens 381Sonderfälle 357Sorption 132,
342 ff .Soxhlet-Apparatur 395Sphärizität 186, 213Spinodale
384Spiralförderer 275Spritzbreite, effektive 207Sprudelzone
323Sprühzone 323Sprungmethode 171S-Sätze 83Stabilitätskriterium
95Standardabweichung 30Standardbedingungen (SATP)
40Standardbildungsenthalpie 94Standardenthalpien
93Standardreaktionsenthalpie 94Standardsiedetemperatur 53Staudruck
67Staugrenze 337Steighöhenmethode 48Stereospezifität 127,
141Stoffaustauschprozesse 321Stoffbilanz 163Stoffbilanzen 98, 100,
151, 160Stoffdaten 82, 222Stoffdurchgangskoeffizienten
357Stoffdurchgangskoeffizienten,
gasseitige 357Stoffe, teillösliche 311Stoffmenge
19Stoffmengenanteil 20, 304, 382Stoffmengenkonzentration
21Stoffmengenstrom des Dampfes 317
Stoffmengenverhältnis 20Stoffstrom, konvektiver
flächenbezogener 99Stoffströme (Durchsätze) 90Stofftransport der
Edukte 129Stofftransport der Produkte 129Stofftransports durch
Diffusion 99Stoffübergang 99Stoffübergangskoeffizienten
356Stoffwerte für Reinstoffe und
Gemische 78Stopped-Flow-Technik 112Stoßenergie, kritische
118Stoßtheorie 123Strahlgase 209Strahlpumpen 263Strahlungstrocknung
301Strähnenförderung 276Strähnenförderung über ruhender
Ablagerung 277Streuung 31Streuung der Messwerte
25Strippingfaktor 352Stromklassierer 217Strömung mit Reibung
70Strömung, laminare 70, 72, 74, 214Strömung ohne Reibung
67Strömung, segregierte 174Strömung, turbulente 73 f.,
214Strömungsbereich, heterogener 210Strömungsbereich, homogener
210Strömungsförderer 275Strömungsgeschwindigkeit, mittlere
65Strömungsmethoden 112Strömungsrohr, ideales 175Strukturgrößen
89Strukturviskosität 71Studentscher Faktor 31Stufenkonstruktion
330Stufenwirkungsgrad 351Stufenwirkungsgrad, mittlerer
332Stufenzahl, unendliche 351Sublimationsenthalpie
54Substratspezifität 140Summenhäufigkeit, absolute
27Summenhäufigkeit, relative 27Sumpf 323Suspendieren
251Suspensionsverfahren 195System 92
System, geschlossenes 92System, isoliertes 92System, offenes
92Systeme und Zustandsgrößen 92Systeme, heterogene 128Systeme,
homogene 128
TTeilen 219Teilkondensation 282, 331Teilumsatz 162Temperaturen,
niedrige 368Temperatur, steigende 345Temperaturabhängigkeit der
Penicillinhydrolyse 34Temperaturabhängigkeit der
Reaktionsgeschwindigkeit 118Temperaturführung
89Temperaturveränderung
(Wärmetönung) 344Theorie der Reaktionsgeschwindigkeit
117Theorie des aktivierten Komplexes
120Theorie des Übergangszustandes 120Thermische
Verfahrenstechnik 279 ff .Thermodynamik, chemische 92Thixotropie
71Tiefenfiltration 229, 235Totzeit 152Totzonen
168Trägerdampfdestillation 318Trägergasmengenstrom
349Trägerkatalysatoren 125Trägermedium 382Trägersubstanzen
346Transferasen 141Transport von Flüssigkeiten 260Transport von
Gasen 268Transport von Stoffen 260 ff .Transportierbarkeit
198Transportprozesse 99Treibmittel 205Trennbarkeit, verbesserte
254Trennen disperser Systeme 211 ff .Trennschärfe 217,
219Trennschärfegrad 219Trennstufe, theoretische 330, 348,
35