KLAUSUR MECHANISCHE VERFAHRENSTECHNIKFachhochschule Osnabrück

Fachbereich: Werkstoffe und VerfahrenProf. Dr.-Ing. F. P. Helmus

Seite: 1 von 3Semester: SS 00`Prüfungstermin: 26.06.2000

Name: Matr.-Nr.:

Allgemeine Hinweise zur Klausur:

• Versehen Sie das Aufgabenblatt und Ihre Lösungsblätter mit Namen und Matrikelnummer.• Beginnen Sie eine neue Aufgabe stets auf einem neuen Blatt.• Geben Sie diese Klausur zusammen mit Ihren Lösungsblättern ab.• Sollten Sie andere als in den Vorlesungen verteilte Unterlagen zur Lösung der Aufgaben

verwenden, geben Sie bitte die Quellen an.• Zugelassene Hilfsmittel sind ausschließlich: Offizielle Formelsammlung für Mechanische

Verfahrenstechnik, Taschenrechner (ohne Lösungsprogramme), Zeichengeräte (Geo-Dreieck,Zirkel, etc.).

1. Aufgabe: Aufbereitung einer Kristallsuspension

In Abbildung 1 ist das vereinfachte Fließschema einer zweistufigen Aufbereitungsanlage für diein einer Kristallisationsanlage anfallende Kristallsuspension (Stelle 1: 45 m3/h ; 10 Gew.-%Feststoff) dargestellt. Die Suspension wird zunächst in einer Hydrozyklonstation getrennt. DerUnterlauf (Stelle 3) enthält 40 Gew.-% Feststoff und wird einer Schubzentrifuge zugeführt.Die Zentrifuge erzielt eine Restfeuchte von 3 Gew.-% (Stelle 5). Der Feststoffschlupf derZentrifuge beträgt, bezogen auf den Zulauf, 2 %. Um eine hohe Reinheit des Kristallisates zuerzielen, wird der Filterkuchen mit Wasser (Stelle 4: 2,6 m3/h) gewaschen. Das in derZentrifuge anfallende Filtrat (Stelle 6) wird zusammen mit dem Oberlauf derHydrozyklonstation (Stelle 2: 38 m3/h) zurück in die Kristallisationsanlage (Stelle 7) geführt.

Gegeben: Feststoffdichte: 5,6 kg/ltr. Flüssigkeitsdichte: 1,25 kg/ltr.

a.) Bestimmen Sie den Zulaufmassenstrom (Stelle 1), den Oberlauf- undUnterlaufmassenstrom der Hydrozyklonstation, sowie den Feststoffanteil im Oberlauf.

b.) Ermitteln Sie den in der Zentrifuge anfallenden Kristallisat- und Filtratmassenstrom, sowieden Feststoffanteil im Filtrat.

c.) Wie groß ist der in die Kristallisationsanlage zurückgeführte Massenstrom und dessenFeststoffgehalt?

d.) Bei welcher Beschleunigungsziffer wird die Zentrifuge betrieben?

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Abb. 1: Fließschema einer zweistufigen Suspensionsaufbereitung

2. Aufgabe: Absetzbecken

Der Zulauf eines Absetzbeckens mit einer Klärfläche von 400 m2 enthält 13 Gew.-% Feststoff.Es fallen 130 m3/h Wasser als Klarlauf an.

Gegeben: Feststoffdichte: 3,8 kg/ltr. Wasserviskosität: 1 mPas

a.) Wie groß muß die stationäre Sinkgeschwindigkeit der Feststoffteilchen mindestens sein, umabgetrennt zu werden?

b.) Welche Teilchengröße kann in der Klarflüssigkeitszone abgetrennt werden?c.) Welche Teilchengröße kann in der Sedimentationszone abgetrennt werden?

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FRAGENTEIL

1. Grundlagena.) Welche Methoden zur Korngrößenbestimmung von Schüttgütern sind Ihnen bekannt?b.) Wie ist ein Wert der Tromp`schen Kurve definiert? Skizzieren Sie den Verlauf einer

hundertprozentigen Trennung.c.) Leiten Sie für kugelförmige Teilchen den Zusammenhang zwischen der spezifischen

Oberfläche und dem Teilchendurchmesser her.

2. Schüttgutförderunga.) Skizzieren Sie den Aufbau eines Förderbandes und bezeichnen Sie die Ihnen bekannten

Teile.b.) Wodurch kann die Fördergeschwindigkeit einer Schwingrinne gesteigert werden?c.) Welcher strömungstechnische Effekt ist dafür verantwortlich, daß nicht alle

Feststoffteilchen bei der pneumatischen Horizontalrohrförderung auf dem Bodenströmen?

3. Zerkleinerungsprozessea.) Warum sind die meisten Zerkleinerungsanlagen mehrstufig ausgeführt?b.) Nennen Sie die Ihnen bekannten Mahlkörpermühlenbauarten.c.) Wie bezeichnet man das Mahlen mit arteigenen Mahlkörpern?

4. Mischprozessea.) Warum erfolgt die verfahrenstechnische Auslegung von Rührwerken auf empirischem

Wege?b.) Stellen Sie den Satz von Einflußgrößen für eine einfache Mischaufgabe zusammen und

leiten Sie die drei Kennzahlen Ne, Re und Fr her.c.) Leiten Sie den Zusammenhang zwischen der Reynolds- und der Newtonzahl für den

laminaren Strömungsbereich her.

5. Filtrationa.) Welche Ihnen bekannte Filterapparate werden kontinuierlich und welche

diskontinuierlich betrieben?b.) Welche Anforderungen werden an das Filtermittel gestellt?c.) Wann spricht man Filtrieren und wann von Filtern?