Prozess und Anlagentechnik I Übungsklausur

Präsentation zum Thema: "Prozess und Anlagentechnik I Übungsklausur"—  Präsentation transkript:

1 Prozess und Anlagentechnik I Übungsklausur

2 Prozess und Anlagentechnik I
Aufgabe 1 Prozess und Anlagentechnik I Übungsklausur SS 2013 Der erste Block sollte ohne Hilfsmittel bearbeitet werden. Für den zweiten Block ist die Benutzung einer beidseitig handgeschriebenen, DIN A4-großen, Formel-sammlung vorgesehen. Zum Bestehen der Klausur sind mindestens 50% der Punkte erforderlich. Block 1 Beantworten Sie die nachfolgenden Fragen zur Prozess- und Anlagentechnik stichwortartig. Fertigen Sie wenn notwendig eine kleine Skizze an. Der vorhandene Platz reicht aus um die Frage vollständig zu beantworten. Aufgabe 1 (25P) Teilaufgabe 1 (2P) Was muss bei der Regelung einer Hubkolbenpumpe beachtet werden? Hubkolbenpumpe: Statisch oszillierend Verdrängerpumpe Keine Nullförderhöhe Keine Drosselregelung möglich Drehzahl-, Hub-, Bypassregelung zulässig Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

3 Teilaufgabe 2 (4P) Erläutern Sie die Kavitation bzw. ihre Folgen. Geben Sie an welche Größe bei Pumpen beachtet werden muss, um Kavitation zu vermeiden. Was muss diesbezüglich bei der Anlagenplanung beachtet werden. Druck sinkt unter den Dampfdruck der Förderflüssigkeit, Gasblasen (Verdampfen) enstehen. Implosion der Gasblasen wenn sich die Blasen im Regionen höheren Druck bewegen, führt zu wiederkondensation und ensteht Mikroströmungen bis mehrere 1000 bar -> Beschädigung der Bauteile insbesondere Schaufeln Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

4 Aufgabe 1 Teilaufgabe 3 (6P)
Erläutern Sie die L-B-Regelung einer Kolonne. (Zeichnung!) Welche Grundregeln gibt es bei der Kolonnenregelung? Welche kann u. U. vernachlässigt werden? Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

5 Aufgabe 1 Teilaufgabe 4 (4P)
Was ist die Pinch-Analyse und wozu wird sie verwendet? Nennen Sie die Grundregeln. Um eine optimale Wärmenutzung in einem Prozess zu erreichen (möglich viel Wärme innerhalb des Processes auszutauschen), müssen die aufzuheizenden Stoffströme und abzukühlenden Ströme optimal miteinander verschaltet werden. Die Pinch-Analyse wird zur Berechnung der Zielgrößen minimaler Heizbedarf bei einer vorgegebenen minimalen treibenden Temperaturdifferenz der Wärmeübertragung angewendet. Der Pinch teillt Gesamtprocess in 2 unabhängige Wärmeaustauschsysteme. ∆Tmin = 10 – 20°C Keine Wärmeabfuhr an Kühlmittel oberhalb des Pinches Keine zufuhr von zusätzlicher Heizwärme unterhalb des Pinches Keine (interne) Übertragung von Wärme über den Pinch hinweg Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

6 Konvektion - Leitung - Konvektion
Teilaufgabe 5 (5P) Skizzieren Sie den Wärmeübergang an einer ebenen Platte ohne Phasenwechsel. Welche Arten der Wärmeübertragung spielen hier eine Rolle? Konvektion - Leitung - Konvektion Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

7 Schleifen: Kein Gewinn sondern nur umwälzen der Wärme
Teilaufgabe 6 (4P) Was versteht man unter Pfaden und Schleifen? Skizzieren Sie ein Gitter und zeichnen Sie je ein Pfad und eine Schleife ein. Schleifen: Kein Gewinn sondern nur umwälzen der Wärme Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

8 Aufgabe 2 - RI-Fließbilder (25P)
Die in Abbildung 1 dargestelltes RI-Fließbild beschreibt den Aufbau einer Anlage zur Untersuchung der Belagbildung in Rohrbündelwärmeübertragern (Verdampferbündel). Manche Geräte oder Bauteile sind nur allgemein gekennzeichnet. 1. Finden Sie die Fehler im RI-Fließbild. Versehen Sie jeden Fehler mit einer Nummer und geben Sie eine kurze Erläuterung. 2. Geben Sie an wie die Hauptleitung gekennzeichnet werden muss. 3. Was kann passieren, wenn die Schneckenpumpe ausfällt? Wie kann dem vorgebeugt werden? Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

9 Aufgabe 2 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

10 Aufgabe 3 Aufgabe 3 - Verfahrensentwicklung (25P)
Es soll die Synthese der Acrylsäure betrachtet werden. Diese wird überwiegend für Windeln als Absorptionsmittel eingesetzt. Das zurzeit aktuelle Verfahren besteht aus einer zweistufigen Reaktion. Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

11 Aufgabe 3 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

12 Aufgabe 3 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

13 Aufgabe 3 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

14 Block 2 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

15 Aufgabe 1 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

16 Aufgabe 1 Lösung: 𝑄 𝐻𝑒𝑖𝑧,𝑚𝑖𝑛 =180 𝑘𝑊 𝑄 𝐾𝑎𝑙𝑡,𝑚𝑖𝑛 =−120 𝑘𝑊
Summenkurve (composite curve)-grafisch Wärmekaskade Verfahren Grand composite curve Verfahren-grafisch Lösung: 𝑄 𝐻𝑒𝑖𝑧,𝑚𝑖𝑛 =180 𝑘𝑊 𝑄 𝐾𝑎𝑙𝑡,𝑚𝑖𝑛 =−120 𝑘𝑊 𝑇 𝑝𝑖𝑛𝑐ℎ,𝑘𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑆𝑡𝑟𝑜𝑚 = 80 °C 𝑇 𝑝𝑖𝑛𝑐ℎ,𝑤𝑎𝑟𝑚𝑒 𝑆𝑡𝑟𝑜𝑚 = 100 °C Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

17 Aufgabe 2 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

18 Aufgabe 2 Lösung: PT = 5,66 kW PS = 6,94 kW T1 (Annahme)= 25°C = 298 k
T2 = 443 k = 170°C Aufgabe über Pumpen -> Übung 3 (Pumpen), Aufgabe 4 & 5 Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

19 Aufgabe 3 Eine Aufgabe über Anlagensicherheit oder Kostenrechnung
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