Bilanzen und Ähnlichkeitstheorie

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 8.0 vom 07.05.2019

11B1100

Basics of Balancing and Dimensional Analysis

• Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik (B.Sc.)
• Dentaltechnologie (B.Sc.)
• Kunststofftechnik (B.Sc.)
• Kunststofftechnik im Praxisverbund (B.Sc.)
• Werkstofftechnik (B.Sc.)

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Verfahrenstechnische Prozesse lassen sich als Bilanzflüsse der physikalischen Erhaltungsgrößen Masse, Energie und Impuls darstellen. Für die Durchführung dieser Prozesse müssen Anlagen zum Fördern, Mischen, Trennen und zur Stoffumsetzung ausgelegt werden. Eine wesentliche Basis zur Auslegung einer Vielzahl dieser Anlagen stellt die Ähnlichkeitstheorie mit ihren Elementen der Dimensionsanalyse und der Modelltheorie dar. In dieser Lehrveranstaltung werden die Grundlagen der Bilanzierung und der Ähnlichkeitstheorie vermittelt.

1 Einführung - Arbeitsweisen der Verfahrenstechnik
2 Grundlagen der Bilanzierung
3 Integrale und differentielle Bilanzierung der Gesamtmasse und der Masse einer Stoffart
3.1 Diffusion
4 Energie- und Wärmebilanzierung
4.1 Wärmebilanz in differentieller und integraler Form
4.1.1 Grundlagen der Wärmeleitung, des Wärmeübergangs und des Wärmedurchgangs
5 Grundlagen der Impulsbilanz
5.1 Viskosität und Fließverhalten von Fluiden
6 Ähnlichkeitstheorie
6.1 Dimensionsanalyse
6.2 Modelltheorie

Wissensverbreiterung
Die Studierenden der Hochschule Osnabrück, die dieses Modul erfolgreich besucht haben, verfügen über grundlegende Kenntnisse der Bilanzierung und der Ähnlichkeitstheorie. Sie sind in der Lage, einfache verfahrenstechnische Prozesse zu bilanzieren und die Elemente der Ähnlichkeitstheorie auf einfache Bespiele zur Auslegung und zur Maßstabsvergrößerung verfahrenstechnischer Anlagen anzuwenden.
Wissensvertiefung
Die Studierenden verstehen die Unterschiede zwischen der differentiellen und der integralen Bilanzierung verfahrenstechnischer Systeme. Sie sind in der Lage, einfache verfahrenstechnische Prozesse zu bilanzieren und können mit den Elementen der Ähnlichkeitstheorie Berechnungen zur Auslegung und Maßstabsvergrößerung einfacher, verfahrenstechnischer Anlagen vornehmen.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden sind in der Lage, Informationen über die technische Durchführung von einfachen Prozessen zur Herstellung von Produkten mit definierten Eigenschaften zu recherchieren. Sie können die in der Literatur angegebenen Informationen bewerten und auf eine Bilanzierung der Prozesse anwenden. Sie kennen die Grundlagen der Anwendung von Kriteriengleichungen im Zusammenhang mit den Elementen der Dimensionsanalyse.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können fachkompetent mit Vertretern anderer Disziplinen, u.a. aus dem Bereich der Chemie und des Maschinenbaus, sowohl über die stoffliche und energetische Bilanzierung verfahrenstechnischer Prozesse als auch über die auf der Basis von Kriteriengleichungen vorzunehmende Auslegung verfahrenstechnischer Apparate diskutieren.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden verfügen über Kenntnisse, die es ihnen erlauben, Fragestellungen der Bilanzierung und der Ähnlichkeitstheorie zu beantworten und das Erlernte auch methodisch weiter zu entwickeln.

Vorlesung, Übungen

Kenntnisse der Differential- und Integralrechnung, Grundlagenkenntnisse der Physik.

von Frieling, Petra

von Frieling, Petra

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1 Bockhardt, H.- D.; Güntzschel, P.; Poetschukat, A.; Grundlagen der Verfahrenstechnik für Ingenieure, 4. durchgesehene und erweiterte Auflage, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1997
2 Bird, R.; Stewart, W.; Lightfoot, E.; Transport Phenomena, rev. 2 ed., Wiley, New York, 2007
3 Jakubith, M., Grundoperationen und chemische Reaktionstechnik, Wiley-VCH, Weinheim, 1998
4 Zlokarnik, M., Scale up - Modellübertragung in der Verfahrenstechnik, 2. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2012Kögel, B.; Moser, F; Grundlagen der Verfahrenstechnik, Springer-Verlag, Wien 1981

• Klausur 2-stündig
• Mündliche Prüfung
• Hausarbeit

Klausur mit Berechnungsaufgaben und Fragenteil, alternativ mündliche Prüfung oder Hausarbeit

Kentnisse zur Bilanzierung verfahrenstechnischer Prozesse und der Ähnlichkeitstheorie

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch