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      Praktikum Thermische Trennverfahren

      Nummer
      B016
      Leitung
      Arndt Arns, arndt.arns@fhnw.ch
      ECTS
      3.0
      Unterrichtssprache
      Deutsch
      Lernziele/Kompetenzen
      Studierende….
      • verstehen die Funktionsweise der thermischen Trennmethoden Destillation, Rektifikation, Extraktion, Pervaporation, Trocknung
      • verstehen die Grundlagen der Phasengleichgewichte sowie des Wärme- und Stoffaustausches.
      • können verschiedene Einheitsoperationen der thermischen Trenntechnik in Versuchen an.
      • können zu jedem Versuch, den sie durchführen, einen Versuchsbericht mit Auswertung der Ergebnisse und eine konstriktive Diskussion erstellen.
      Inhalt
      Destillation
      • Phasengleichgewichte, Raoult, Dalton, einfache Destillation und spezielle Anwendungen mit Rayleigscher Gleichung für Fallfilm- und Dünnschichtverdampfung
      Rektifikation
      • mit totalem Rücklauf und teilweiser Entnahme
      • Stufenbestimmungen mit Mc Cabe Thiele Diagramm
      • Ideale und reale Stoffgemische
      Pervaporation
      • Absolutieren von Alkohol und Lösemittel
      • Bestimmung von Rückhalt und Selektivität
      • Azeotrope Stoffgemische
      Extraktion (Solvent-Extraktion)
      • Phasengleichgewichte mit Mischungslücken
      • Darstellung im Gibb’schen Dreieck
      • Nernst’sche Verteilung und stufenweise Gegenstrom-Extraktion mit Bilanzgerade und Gleichgewichtskurve.
      Wärmeaustausch
      • Wärmeübergangsarten
      • Wärmedurchgangskoeffizient und seine Komponenten bei Wärmedurchgang durch eine geometrische Wand
      • dimensionslose Kennzahlen zur Bestimmung der Wärmeübertragung.
      • Aufheiz- und Abkühlzeiten bei konstantem Energieaustausch, bei einseitig konstanter Temperatur oder bei beidseits sich ändernder Temperatur.
      Stoffaustausch
      • Anwendung des Henry’schen Gesetzes
      • Bestimmung des Stoffdurchgangskoeffizienten kla bei Gasblasen in Flüssigkeiten
      • Bestimmung des Stoffdurchgangskoeffizienten kWT für Gase, Flüssigkeiten oder gelöste Stoffe bei Sättigungs- oder Abklingvorgängen.
      Trocknen
      • Anwendung des Mollier-Diagramms beim Trocknen wasserfeuchter Feststoffe.
      • Trocknungsphasen: Verdampfung von Oberflächenfeuchte, Kapillarfeuchte und Kristallfeuchte
      • Einsatz von Schaufeltrockner, Sprühtrockner, Hordentrockner, Filtertrockner …
      Erforderliche Vorkenntnisse
      Analysis I Studierende
      • verstehen den Funktionsbegriff (und können ihn adäquat anwenden…)
      • verstehen das Konzept einer Ableitung sowie einer Integration
      • kennen die Grundrechenregeln der Differential- und Integralrechnung
      • können die erlernten Regeln und Konzepte der Differential- und Integralrechnung auf praktische Problemstellungen, wie Linearisierung, Bestimmung von Extremwerten, anwenden
      • können die theoretischen Konzepte in Matlab und/oder Excel implementieren
      Physikalische Chemie I Studierende
      • verstehen die Grundbegriffe der Physikalischen Chemie (wie z.B System und Umgebung, intensive und extensive Zustandsgrössen, Aggregatzustände, physikalische Grössen) und können diese adäquat anwenden
      • verstehen die wichtigsten Aspekte aus dem Gebiet der Gase (ideale, reale Gase und Gasmischungen)
      • können die erlernten Konzepte aus dem Gebiet der Gase (wie z.B. Gasgesetze, kinetische Gastheorie, molekulare Bewegungen, Phasendiagramme) auf praktische Problemstellungen in Form von Übungsaufgaben anwenden/ implementieren
      • verstehen die Begriffe der Thermodynamik (wie z.B. Arbeit, Wärme, Energie, Enthalpie, Zustandsänderungen) und der Thermochemie (wie z.B. Enthalpie von Phasenübergängen, Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen, Kreisprozesse) und können diese an Beispielen erklären
      • können die erlernten Konzepte der Thermodynamik (1. Hauptsatz) und der Thermochemie (Standardübergangsenthalpien, Reaktionsenthalpie Kreisprozesse) auf praktische Problemstellungen in Form von Übungsaufgaben anwenden.
      Wärme und Stoffübertragung Studierende
      • verstehen die grundlegenden Arten der Wärme- und Stoffübertragung (Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung) und können diese auf einfachere Systeme in Natur und Technik anwenden.
      • können Wärme- und Stoffbilanzen erstellen und die relevanten Stoffeigenschaften beschaffen, bzw. sind in der Lage für technisch relevante Anwendungen die benötigten Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten zu berechnen.
      • können die benötigte Fläche von Wärmaustauschern für verschiedene Stromführungen auch unter Berücksichtigung von Phasenübergängen (Sieden, Kondensation) berechnen.
      Bibliographie/Literatur
      Das Kursmaterial steht auf Moodle zur Verfügung
      • Aufgabenstellungen
      • Arbeitsordner mit relevanten Vorlesungsskripten und Literaturangaben Organisatorisches zum Praktikum
      Lehr- und Lernmethoden
      Gruppenarbeiten bestehend aus:
      • Theoretische Vorbereitung
      • Besprechung des Versuchs vor der praktischen Ausführung mit dem Aufgabensteller
      • Praktischer Versuch
      • Auswertung und Berichterstattung
      • Gegenlesen von Berichten und Überarbeitung des eigenen Berichtes
      Leistungsbewertung
      Jede Praktikumsarbeit wird mit einer Note bewertet. Die Praktikumsbewertung ergibt sich aus dem Durchschnitt der Einzelarbeiten einer Gruppe oder einer Person.
      Bemerkungen
      Blockmodul in SW 15/16 (Frühjahr-Semester)