Klausurfragen Teil 3

Question 1

1. Was ist der Vorteil des Gegenstromverfahrens gegenüber dem Gleichstromverfahren?

Answer 1

Beim Gegenstromverfahren tritt die Flüssigkeit am Kopf des Absorbers ein, das Gas am Fuß (Gegenstrom). In jeder Höhe des Absorbers (Stufe) ist die Konzentration des abzutrennenden Stoffs in der Gasphase höher, als die Konzentration des abzutrennenden Stoffes in der jeweiligen Flüssigkeitsphase. Dadurch kann der abzutrennende Stoff im Gasstrom stärker abgereichert werden, da die Komponente immer von hoher zu niedriger Konzentration Konzentration fließt. Im Gleichstromverfahren wird das Konzentrationsgefälle z.B. über die Zeit immer weniger, sodass irgendwann nichts mehr abgereichert wird.

Question 2

3. Welche grundlegende Idee steckt hinter der Dimensionsanalyse?

Answer 2

Transformation von Modellergebnissen auf realistische Problemstellungen Vollständige Ähnlichkeit zwischen Modell und Hauptausführung schaffen

Question 3

4. Welche Randbedingungen müssen bei der Dimensionsanalyse eingehalten werden?

Answer 3

Alle Werte der Kennzahlen des Modells stimmen mit denen der Hauptausführung überein

Question 4

5. Wie sind Verstärkungs- und Abtriebsteil einer Rektifikationskolonne definiert?

Answer 4

Verstärkungsteil: Alle Kolonnenböden, welche oberhalb des Feed-Zulaufs liegen. Abtriebsteil: Alle Kolonnenböden, welche unterhalb des Feed-Zulaufs liegen

Question 5

5. Welche Grundoperationen gibt es in der mechanischen VT?

Answer 5

Zerkleinern (Brechen, Mahlen), Agglomerieren, Mischen(Rühren, Dispergieren), Trennen, Lagern und Fördern disperser Stoffe

Question 6

6. Welche Zerkleinerungsmethoden gibt es ?

Answer 6

Schlag, Druck, Reibung, Prall, Schnitt

Question 7

7. Wie bestimmt man die notwendige Bruchenergie?

Answer 7

Mit der Zugspannung, Dehnung, Arbeit

w=W/v = 0,5𝜎𝐵𝜀𝐵 = 0.5 𝜎𝐵^2/E

Question 8

8. Welche Kräfte wirken auf ein Partikel in einem Gravitationsfeld?

Answer 8

Gewichtskraft, Auftriebskraft, Widerstandskraft, Trägheitskraft

Question 9

9. Worin liegt der Unterschied zwischen einem idealen und realen Gemisch?

Answer 9

ideal: Jede Komponente siedet, als ob sie alleine im Gemisch wäre real: Wechselwirkungen in einem Gemisch zwischen den Komponenten werden mit einbezogen

Question 10

10. Was ist das Prinzip der Sedimentation? Welche Abscheidebedingungen gelten?

Answer 10

Ablagern von Teilchen aus Flüssigkeiten oder Gasen unter dem Einfluss der Gewichtskraft/Zentrifugalkraft. Es bildet sich eine Schicht von Schwebstoffen, welche dann abgeführt werden kann. Bedingungen: Feststoffbeladener Zulauf, Nahezu feststoffreier Klarlauf, Feststoffbeladener Unterlauf

Question 11

11. Wie funktioniert eine Zentrifuge?

Answer 11

Arbeitet unter Ausnutzung der Massenträgheit; Die Funktionsweise beruht auf der Zentrifugalkraft, die aufgrund einer gleichförmigen Kreisbewegung des zu zentrifugierenden Gegenstands zustande kommt.

Question 12

12. Was ist die Triebkraft der Filtration?

Answer 12

Druck/Vakuum Schwerkraft Zentrifugalkraft

Question 13

13. Welche zwei Filtrationsarten gibt es?

Answer 13

Oberflächenfiltration Tiefenfiltration

Question 14

14. Welche zwei Betriebsarten der Filtration gibt es?

Answer 14

Kontinuierliche- und diskontinuierliche Filtration

Question 15

16. Welche Mischverfahren gibt es?

Answer 15

Rühren, Strömungsmischen, Kneten, Trockenmischen, Versprühen, Begasen/Fluidisieren

Question 16

18. Wie ist der Strömungsverlauf bei einem Axial-/ Radialrührer bzw. welche Strömungsverhältnisse herrschen in diesen?

Answer 16

Radialrührer: Umwälzung vom Rührer weg zur Gefäßwand Axialrührer: vorwiegend axiale Umwälzung. Die Flüssigkeit wird an der Rührerachse nach unten gesaugt, am Boden umgelenkt und steigt am Behälterumfang wieder hoch

+ Abbildungen

Question 17

21. In welche zwei Funktionen kann die Reaktionsgeschwindigkeit aufgeteilt werden?

Answer 17

Die Reaktionsgeschwindigkeit kann als eine Funktion der Temperatur und der Konzentration, der an der Reaktion beteiligten Komponenten, beschrieben werden.

R= f1(T)*f2(c)
f1(T) -> Term, nur abhängig von der Temperatur (Arrhenius-Ansatz)
f2(c) -> Term, nur abhängig von der Konzentration

Question 18

22. Wozu dient die Äquivalenzreaktionsgeschwindigkeit und wie kann sie auf einzelne Komponente umgerechnet werden?

Answer 18

Geschwindigkeit, mit der n Mol der Komponente J im vorgegebenen Reaktionsvolumen 𝑉𝑅 gebildet werden oder verschwinden. Sie verknüpft die Reaktionsgeschwindigkeiten aller Reaktanden durch 𝑅=𝑅𝐽/𝜗𝐽

Question 19

24. Was ist der Unterschied zwischen einer Elementar- und Bruttoreaktion??

Answer 19

Elementarreaktion: Reaktionsgleichung beschreibt die tatsächlich ablaufenden molekularen Reaktionsmechanismen, daher gilt 𝑛𝐽=|𝜗𝐽| Bruttoreaktion: Reaktion setzt sich aus mehrere Reaktionsschritten zusammen, weshalb die Reaktionsordnung einer Komponente von ihrem stöch. Koeffizienten abweicht.

Question 20

25. Was beschreibt das Raoult`sche Gesetz?

Answer 20

Dass ein Phasengleichgewicht bei idealer Flüssigphase und idealer Gasphase besteht.

Question 21

27. Aus welchen Grundbestandteilen sind mehrstufige Rektifikationskolonnen zur thermischen Stofftrennung aufgebaut?

Answer 21

Verstärkerteil, Abtriebsteil Verdampfern, Kondensatoren (Kopf, Sumpf)

Question 22

Wie ist eine theoretische Trennstufe definiert?

Answer 22

[1Theoretische Trennstufe gibt die Anzahl an Böden an, welche theoretisch benötigt werden, um ein Gemisch zu trennen.] Die theoretische Trennstufe besagt außerdem, dass die verlassenden Ströme der theoretischen Trennstufe miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht stehen

Question 23

29. Welche Unterschiede gibt es in der Stoffführung bei Extraktionsversuchen?

Answer 23

Flüssig/Flüssig Extraktionen Fest/Flüssig Extraktionen Ionenaustausch bzw. Gleich- und Gegenstromextraktion

Question 24

29. Was ist die Triebkraft der Extraktion?

Answer 24

Konzentrationsunterschied zwischen Extrakt und Lösungsmittel

Question 25

30. Wieviele Stufen werden bei maximalen Rücklaufverhältnissen nötig und bei mininalen?

Answer 25

Maximal: Endlich, weil bei hohem Rücklaufverhältnis ziemlich wenig vom Kopf wieder zurück in den Kreislauf geführt wird, da viel Destillat produziert wird Minimal: Unendlich, da bei niedrigem Rücklaufverhältnis wenig Destillat produziert wird und vermehrt zurück in den Kreislauf gelangt, was dann wieder extrahiert werden muss.

Question 26

32. Welche Anforderungen werden an Lösungsmittel bei der Extraktion gestellt?

Answer 26

• Erschwinglichkeit (Geld)
• Selektivität (Lösemittel sollte selektiv nur den Extrakt lösen, nix anderes)
• Löslichkeit (Lösemittel sollte den Extrakt möglichst schnell lösen)
• Chemisches Reaktionsverhalten (Lösemittel sollte nicht mit den Bestandteilen d. Extraktionsgutes reagieren
• Siedeverhalten (Siedepunkt sollte nicht zu hoch sein

Question 27

33. Was ist ein Ionenaustauschverfahren?

Answer 27

• Zur Entfernung sehr kleiner, störender Bestandteile z.B. aus Rohwasser (Wasseraufbereitung) oder zur Abscheidung giftiger Bestandteile aus Abwässern (Abwasserreinigung)
• Ionenaustausch: Stoffaustauschvorgang, bei dem aus einer Flüssigkeit Ionen an die Oberfläche eines Feststoffs gebunden werden und im Austausch dafür andere Ionen vom Feststoff in die Flüssigkeit abgegeben werden. Hierzu Ionenaustauscher: - Ionenaustauscher besitzen auf der Oberfläche aktive Gruppen mit locker gebundenen austauschfähigen Ionen: Kationentauscher (KA): Gruppen mit saurem Charakter Anionentauscher (AA): Gruppen mit basischem Charakter - Ionenaustausch nur zwischen Ionen mit gleichartiger Ladung möglich

Question 28

34. Welche Kräfte und Parameter beeinflussen die stationäre Sinkgeschwindigkeit 𝑣∞ ?

Answer 28

Teilchen: Durchmesser d; Dichte 𝜌𝑝 Flüssigkeit: Viskosität ᵑL; Dichte 𝜌𝐿 Erdbeschleunigung g

Question 29

Was bedeutet eine minimal mögliche Lösungsmenge?

Answer 29

Der austretende Lösemittelstrom steht bei einer minimal möglichen Lösungsmenge mit dem eintretenden Gasstrom im Gleichgewicht. In der letzten Stufe am Kopf stehen die Phasen im Gleichgewicht, wodurch kein Trennfortschritt mehr erreicht ist. => Es sind unendlich viele Böden (Stufen) notwendig!!