Zerteilprozesse
ZHAW Bioverfahrenstechnik 1
ZHAW Bioverfahrenstechnik 1
Welches Ziel haben Zerteilprozesse in der Prozessindustrie?
Durch Zerteilen wird der Dispersionszustand fester oder flüssiger Stoffe infolge Überwindens der Bindungskräfte in den Ausgangsteilchen derart verändert, dass kleinere Teilchen entstehen (Zerteilungsprozesse = Oberflächenvergrösserung)
Prozessziel (Abhängig vom Prozess, Verfahrensstufen, Verwendungszweck)
- Anstreben einer Korngrössen- oder Kornformverteilung
- Oberflächenvergrösserung
- Aufschliessen der Werkstoffe
- Strukturänderungen und chemische Reaktionen
Welche Beanspruchungsarten werden bei mechanischen Zerkleinerungsmaschinen verwandt?
- Prall
- Schlag
- Druck
- Scherung
- Reiben
- Schnitt
Welche Zerkleinerungstechniken werden vorrangig in der Biotechnologie- und Lebensmittelindustrie eingesetzt und warum?
?????
Wie kann der Energieaufwand beim Zerkleinerungsprozess bestimmt werden?
Mit dem Zerkleinerungsgesetz von Bond und Wang
Wie kann der Energieaufwand beim Zerkleinerungsprozess gesenkt werden?
- Zerkleinerungstechnisch Sprödbruch anstreben (z.B. Tiefkühlen)
- Zähbruch vermeiden
- Im Aufgabegut enthaltene Feinanteile vor dem Zerkleinern abtrennen (Klassieren)
- Hohe Zerkleinerungsgrade sind durch stufenweise Zerkleinerung unter Zwischenschalten von Klassierapparaten und oder Kreislaufbetrieb zu realisieren nur so fein wie nötig zerkleinern (Abbildung 6 )
- Wo technologisch nichts dagegen spricht, ist die Nassmahlung anzuwenden
- Wo möglich, sind oberflächenaktive Stoffe (so genannte Mahlhilfsmittel) zur Senkung der spezifischen Oberflächenenergie einzusetzen
- in Mahlkörpermühlen (z.B. Kugelmühlen) ist autogener Betrieb anzustreben (grobe Aufgabestücke übernehmen die Rolle der Mahlkörper teilweise oder ganz)
Was verstehen Sie unter dem Begriff „Härte“ und welche Bedeutung hat er beim Zerkleinern?
Als Härte wird der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körper entgegensetzt, bezeichnet.
Die Härte eines Stoffes hat einen Einfluss auf die Auswahl des Zerkleinerers, da nicht alle alles zerkleinern können.
Es wird unterschieden in:
- Hartzerkleinerung
- Mittelhartzerkleinerung
- Weichzerkleinerung
Wie kann der Zerkleinerungsgrad bestimmt werden?
n = x / x'
n ist definiert als das Verhältnis des Grösstkorndurchmessers x (Aufgabenkorngrösse) zum Grösstkorndurchmesser x' (Endkorngrösse).
Was sind Kerbstellen und welche Rolle spielen Sie beim Zerteilprozess?
Kerbstellen sind innere Risse, Hohlräume, Fremdstoffeinschlüsse, Versetzungen an Korngrenzen, Gleitebenen und unebene Oberflächen der realen Festkörper, die nur im Idealfall homogen sind. Diese unter Eigenspannungen stehenden Inhomogenitätsstellen wirken als Kerbstellen. Der Bruch des gutes erfolgt entlang der Kerbstellen
Nach welchen Kriterien werden Brecher und Mühlen eingeteilt und eingesetzt? Nennen Sie Beispiele!
Das Zerkleinern erfolgt beim Brechen mit Ausnahme beim elektrohydraulischen Brecher stets trocken. Beim Mahlen hingegen kann das Zerkleinern des Aufgabeguts in trockenem Zustand oder als Schlamm erfolgen.
Zerkleinerungsmaschinen lassen sich systematisch einteilen nach:
- Dem Beanspruchungsmechanismus
- Der Endfeinheit des Gutes
- Der Härte des Gutes
- Art der Energieeinleitung
Welche Kräfte- und Beanspruchungen treten an Brechern und Mühlen auf?
- Schlagen
- Drücken
- Reiben
- Prallen
- Scheren/ Schneiden
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Zerteilprozessen von spröden und nichtspröden Stoffen!
Nicht spröde Stoffe
- zeigen eine plastische Verformung vor dem Bruch
- Langsames Risswachstum
- Unterkühlungen und hohe Beanspruchungsgeschwindigkeiten führen in der Tendenz zu immer spröderem Verhalten
Zerteilprozesse an nichtspröden Stoffen
- Schneiden (definierter Form und geringer Grössenverteilung) --> Würfel, Scheiben
- Zerschneiden (ohne definierte Form auch in breiter Grössenverteilung) --> Flocken, Schnitzel
Welche Zielsetzungen können Flüssigkeitszerteilprozesse haben?
- Vergrösserung der mengenbezogenen Oberfläche und Vermischung mit der Gasphasen, um Wärme- und Stoffaustauschprozesse zu intensivieren oder die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen (z.B. Sprühtrocknung, Luftbefeuchtung, Gaskühlung usw.).
- Herstellung von Produkten mit bestimmten granulometrischem Zustand (z.B. Sprühtrocknung, Granulieren von Schmelzen)
- Gleichmässiges Verteilen von Flüssigkeiten auf Flächen und Räumen (z.B. Luftkonditionierung, Leimspritzen, Schädlingsbekämpfung).
Erläutern sie den Unterschied bei den Verfahren zur Flüssigkeitszerteilung!
Berieselung: Flüssigkeit wird in einzelne Strahlen, Bäche, Netze, Filme oder grosse Tropfen zerteilt
Zerstäubung (Verstäubung): Flüssigkeitsstrahlen werden in feine Tropfen (d K = 0,001 bis 1 mm) mit relativ grossen spezifischer Oberfläche zerteilt
Zerspritzung (Verspritzung): aus Flüssigkeitsoberflächen werden Flüssigkeitsteilchen (Spritzer, Strahlen und Tropfen) herausgelöst
Wie und durch welche Grössen werden Düsen charakterisiert?
nach der Bauform
- Flüssigkeitsdruckdüsen (Druckdüsen) und
- Zweikomponentendüsen (Zweistoffdüsen bzw. Mehrstoffdüsen)
Form ihres Sprühkegels in:
- Vollkegeldüsen
- Hohlkegeldüsen
- Flachstrahldüsen
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Welches Ziel haben Zerteilprozesse in der Prozessindustrie?
Durch Zerteilen wird der Dispersionszustand fester oder flüssiger Stoffe infolge Überwindens der Bindungskräfte in den Ausgangsteilchen derart verändert, dass kleinere Teilchen entstehen (Zerteilungsprozesse = Oberflächenvergrösserung)
Prozessziel (Abhängig vom Prozess, Verfahrensstufen, Verwendungszweck)
- Anstreben einer Korngrössen- oder Kornformverteilung
- Oberflächenvergrösserung
- Aufschliessen der Werkstoffe
- Strukturänderungen und chemische Reaktionen
Welche Beanspruchungsarten werden bei mechanischen Zerkleinerungsmaschinen verwandt?
- Prall
- Schlag
- Druck
- Scherung
- Reiben
- Schnitt
Welche Zerkleinerungstechniken werden vorrangig in der Biotechnologie- und Lebensmittelindustrie eingesetzt und warum?
?????
Wie kann der Energieaufwand beim Zerkleinerungsprozess bestimmt werden?
Mit dem Zerkleinerungsgesetz von Bond und Wang
Wie kann der Energieaufwand beim Zerkleinerungsprozess gesenkt werden?
- Zerkleinerungstechnisch Sprödbruch anstreben (z.B. Tiefkühlen)
- Zähbruch vermeiden
- Im Aufgabegut enthaltene Feinanteile vor dem Zerkleinern abtrennen (Klassieren)
- Hohe Zerkleinerungsgrade sind durch stufenweise Zerkleinerung unter Zwischenschalten von Klassierapparaten und oder Kreislaufbetrieb zu realisieren nur so fein wie nötig zerkleinern (Abbildung 6 )
- Wo technologisch nichts dagegen spricht, ist die Nassmahlung anzuwenden
- Wo möglich, sind oberflächenaktive Stoffe (so genannte Mahlhilfsmittel) zur Senkung der spezifischen Oberflächenenergie einzusetzen
- in Mahlkörpermühlen (z.B. Kugelmühlen) ist autogener Betrieb anzustreben (grobe Aufgabestücke übernehmen die Rolle der Mahlkörper teilweise oder ganz)
Was verstehen Sie unter dem Begriff „Härte“ und welche Bedeutung hat er beim Zerkleinern?
Als Härte wird der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körper entgegensetzt, bezeichnet.
Die Härte eines Stoffes hat einen Einfluss auf die Auswahl des Zerkleinerers, da nicht alle alles zerkleinern können.
Es wird unterschieden in:
- Hartzerkleinerung
- Mittelhartzerkleinerung
- Weichzerkleinerung
Wie kann der Zerkleinerungsgrad bestimmt werden?
n = x / x'
n ist definiert als das Verhältnis des Grösstkorndurchmessers x (Aufgabenkorngrösse) zum Grösstkorndurchmesser x' (Endkorngrösse).
Was sind Kerbstellen und welche Rolle spielen Sie beim Zerteilprozess?
Kerbstellen sind innere Risse, Hohlräume, Fremdstoffeinschlüsse, Versetzungen an Korngrenzen, Gleitebenen und unebene Oberflächen der realen Festkörper, die nur im Idealfall homogen sind. Diese unter Eigenspannungen stehenden Inhomogenitätsstellen wirken als Kerbstellen. Der Bruch des gutes erfolgt entlang der Kerbstellen
Nach welchen Kriterien werden Brecher und Mühlen eingeteilt und eingesetzt? Nennen Sie Beispiele!
Das Zerkleinern erfolgt beim Brechen mit Ausnahme beim elektrohydraulischen Brecher stets trocken. Beim Mahlen hingegen kann das Zerkleinern des Aufgabeguts in trockenem Zustand oder als Schlamm erfolgen.
Zerkleinerungsmaschinen lassen sich systematisch einteilen nach:
- Dem Beanspruchungsmechanismus
- Der Endfeinheit des Gutes
- Der Härte des Gutes
- Art der Energieeinleitung
Welche Kräfte- und Beanspruchungen treten an Brechern und Mühlen auf?
- Schlagen
- Drücken
- Reiben
- Prallen
- Scheren/ Schneiden
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Zerteilprozessen von spröden und nichtspröden Stoffen!
Nicht spröde Stoffe
- zeigen eine plastische Verformung vor dem Bruch
- Langsames Risswachstum
- Unterkühlungen und hohe Beanspruchungsgeschwindigkeiten führen in der Tendenz zu immer spröderem Verhalten
Zerteilprozesse an nichtspröden Stoffen
- Schneiden (definierter Form und geringer Grössenverteilung) --> Würfel, Scheiben
- Zerschneiden (ohne definierte Form auch in breiter Grössenverteilung) --> Flocken, Schnitzel
Welche Zielsetzungen können Flüssigkeitszerteilprozesse haben?
- Vergrösserung der mengenbezogenen Oberfläche und Vermischung mit der Gasphasen, um Wärme- und Stoffaustauschprozesse zu intensivieren oder die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen (z.B. Sprühtrocknung, Luftbefeuchtung, Gaskühlung usw.).
- Herstellung von Produkten mit bestimmten granulometrischem Zustand (z.B. Sprühtrocknung, Granulieren von Schmelzen)
- Gleichmässiges Verteilen von Flüssigkeiten auf Flächen und Räumen (z.B. Luftkonditionierung, Leimspritzen, Schädlingsbekämpfung).
Erläutern sie den Unterschied bei den Verfahren zur Flüssigkeitszerteilung!
Berieselung: Flüssigkeit wird in einzelne Strahlen, Bäche, Netze, Filme oder grosse Tropfen zerteilt
Zerstäubung (Verstäubung): Flüssigkeitsstrahlen werden in feine Tropfen (d K = 0,001 bis 1 mm) mit relativ grossen spezifischer Oberfläche zerteilt
Zerspritzung (Verspritzung): aus Flüssigkeitsoberflächen werden Flüssigkeitsteilchen (Spritzer, Strahlen und Tropfen) herausgelöst
Wie und durch welche Grössen werden Düsen charakterisiert?
nach der Bauform
- Flüssigkeitsdruckdüsen (Druckdüsen) und
- Zweikomponentendüsen (Zweistoffdüsen bzw. Mehrstoffdüsen)
Form ihres Sprühkegels in:
- Vollkegeldüsen
- Hohlkegeldüsen
- Flachstrahldüsen
