M.Sc. Sang Hyun Cho

Auswirkung von Nichtidealitäten auf den Ablauf von Folgereaktionen in Rohrreaktoren

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Kurzfassung in Deutsch

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, in Hinsicht auf Folgereaktion das Verhalten der auf
der Basis der mathematischen Bilanzgleichungen abgeleiteten Modelle der verschiedenen
Reaktortypen systematisch zu untersuchen. Dabei können die bei betrachteten Reaktoren zu
berücksichtigenden Einflussgrößen folgendermaßen charakterisiert werden: Bezüglich der
thermischen Betrachtungsweise im Rohrreaktor werden die isotherme, adiabate und polytrope
Reaktionsführung vorausgesetzt. Bei der Betrachtung des Geschwindigkeitsfelds im
Strömungsreaktor werden laminare Strömung und Pfropfenströmung ausgewählt. Zur Bestimmung
der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante kommt neben dem Arrhenius-Ansatz auch ein von
Temperatur linear abhängiger Geschwindigkeitskonstantenansatz zur Anwendung. Variiert werden
Reaktionssystem, Geometrie und Betriebsbedingungen. Da hinsichtlich einer Folgereaktion in
der Literatur bereits Modelle für die nichtisothermen Rohrreaktoren, die meist numerischen
zu lösen sind, existieren, sollte vor allem die Frage geklärt werden, ob mit neuen
analytischen Modellen weitere sinnvolle Zugänge möglich sind. Um die Güte mathematischer
Modelle hinsichtlich der Wiedergabe experimenteller Werte beurteilen zu können, soll
zunächst eine diesbezügliche Validierung mitbetrachtet werden. Außerdem lassen sich so auch
die verwendeten numerischen Methoden basierend auf dem kommerziellen Berechnungsprogramm
MATLAB testen. Danach werden die besprochenen Modelle unter Berücksichtigung der oben
vorgegeben Prozessvariablen ausgewertet, wobei es sich im Wesentlichen um die optimale
Reaktorlänge und die maximal erzielbare Konzentration der Reaktionskomponente B beim Ablauf
einer Folgereaktion in einem Strömungsreaktor handelt. Anschließend werden die Relationen
zwischen den auf idealen Betriebszuständen basierenden einfachen Modellen und den für realen
Reaktortypen abgeleiteten komplizierten Modellen ermittelt. Da es oft schwierig ist, sich an
ideale Betriebsbedingungen in der Technik anzunähern, dienen die in dieser Arbeit basierend
auf sowohl analytischen als auch numerischen Lösungen untersuchten realeren Prozesse dazu,
die Auslegung eines chemischen Reaktors zu unterstützen. Dabei sind die wichtigen
Betriebsparameter zu identifizieren und das Betriebsregime zu optimieren.

weitere Metadaten

Schlagwörter
Bilanzgleichungen für die Erhaltung der Masse, der Energie und des Impulses
Schlagwörter
Folgereaktion
Schlagwörter
Kinetik der chemischen Reaktionen
Schlagwörter
Modellierung der chemischen Reaktoren
Schlagwörter
Verweilzeitverteilung
Schlagwörter
analytische Lösung
Schlagwörter
dimensionslose Energiebilanz
Schlagwörter
dimensionslose Geschwindigkeitskonstante
Schlagwörter
dimensionslose Kennzahl
Schlagwörter
dimensionslose Komponentenbilanz
Schlagwörter
dimensionslose Reaktionsgeschwindigkeit
Schlagwörter
numerische Lösung
Schlagwörter
thermoneutrale Reaktion
SWD SchlagworteEnergiebilanz
SWD SchlagworteSukzessivreaktion
DDC Klassifikation600
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Maschinenbau
BetreuerProf. Dr.-Ing. habil. Bernd Platzer
GutachterProf. Dr.-Ing. habil. Bernd Platzer
Prof. Dr.-Ing. Elias Klemm
Prof. Dr.-Ing. habil. Rüdiger Lange
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)11.12.2007
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung03.06.2008
Veröffentlichungsdatum (online)30.07.2008
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-200800998

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