Prozesssystemtechnik II
Process System Technology II
6 LPSoSeDE
Voraussetzungen
Empfohlen, im Wortlaut
Prozesssystemtechnik
Inhalte
• Modellierungsstrategie: relevante Skalen, Ein-/ Ausgangsgrößen, Annahmen • Bilanzierung: Partielle Massenbilanzen, Totale Massenbilanzen, Impulsbilanz, Energiebilanzen. Substanzielle und lokale Formulierungen • Entropiebilanz: Quellterme, Triebkräfte und Flüsse • Bilanzierung von Mehrphasensystemen • Konstitutive Gleichungen: Überblick über Kinetiken (Reaktion, Stoff- und Wärmetransport, Impulstransport), thermodynamische Zustandsgleichungen. Stefan-Maxwell-Kinetiken des Stofftransports. • Rand- und Anfangsbedingungen: Arten, schlecht und gut gestellte Probleme • Finite-Volumen-Methode • Charakteristikenmethode • Modellreduktion: Quasistationarität, Gleichgewicht, Integration • Differential-Algebra-Systeme: Differentieller Index, Reduktion des Index, Lösungsmethoden
Lernziele
Die Studierenden sind in der Lage, dynamische und örtlich verteilte Systeme der Verfahrenstechnik mit Hilfe mathematischer Modelle zu beschreiben. Hierzu können Sie aus dem Zusammenhang einer Aufgabenstellung geeignete Annahmen und Vernachlässigungen für die Herleitung eines Modells treffen, diese anschließend auf der Basis von Stoff-, Impuls-, Energie- und Eigenschaftsbilanzen aufstellen und durch kinetische Ansätze, thermodynamische Zustandsgleichungen und geeignete Rand- und Anfangsbedingungen vervollständigen. Darüber hinaus sind die Studierenden in der Lage, systematische Methoden zur Modellreduktion, insbesondere zur Reduktion der Ortskoordinaten, zur Einführung von Quasi-Stationaritätsannahmen und Gleichgewichtsannahmen anzuwenden. Die Studierenden können örtlich verteilte Prozessmodelle mit Hilfe der Finite-Volumen-Methode in Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen überführen, diese in einer numerischen Simulationsumgebung implementieren und lösen.
Prüfungsleistung
• Klausur, 120 min.
Literatur (6)
- M. Jischa, Konvektiver Impuls-, Wärme- und Stoffaustausch, Vieweg, 1982.
- R. Taylor, R. Krishna, Multicomponent Mass Transfer, Wiley, 1993.
- B. Bird, et al., Transport Phenomena, Wiley, 2002.
- S. I. Sandler, Chemical, Biochemical and Engineering Thermodynamics, Wiley, 2006.
- S. V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, McGraw-Hill, 1980.
- A. Varma et al., Mathematical Methods in Chemical Engineering, Oxford U. Press, 1997.
Quelle: Modulbeschreibung der BTU · abgerufen 29.09.2026Original