SCIENCE EDUCATION > Engineering

Chemische Verfahrenstechnik

Diese Sammlung erklärt Grundbegriffe in der chemischen Verfahrenstechnik mit einem experimentellen Ansatz und stellt erforderlichen operative Verfahren verschiedene Apparaturen wie das Fach Trockner und das Viskosimeter.

  • Chemical Engineering

    08:33
    Testen der Wärmeübertragungseffizienz eines Finnrohr-Wärmetauschers

    Quelle: Michael G. Benton und Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

    Wärmetauscher übertragen Wärme von einer Flüssigkeit auf eine andere Flüssigkeit. Es gibt mehrere Klassen von Wärmetauschern, um unterschiedliche Bedürfnisse zu erfüllen. Einige der häufigsten Typen sind Schalen- und Rohraustauscher und Plattenaustauscher1. Schalen- und Rohrwärmetauscher ein Rohrsystem, durch das Flüssigkeit fließt1. Ein Satz von Rohren enthält die zu kühlende oder zu erwärmende Flüssigkeit, während der zweite Satz die Flüssigkeit enthält, die entweder Wärme absorbiert oder1 überträgt. Plattenwärmetauscher verwenden ein ähnliches Konzept, bei dem Platten eng mit einem kleinen Spalt zwischen jedem flüssigkeitsdurchfluss1verbunden sind. Die Flüssigkeit, die zwischen den Platten fließt, wechselt zwischen heiß und kalt, so dass wärme in oder aus den notwendigen Strömen bewegt1. Diese Austauscher haben große Flächen, so dass sie in der Regel effizienter sind1. Ziel dieses Experiments ist es, die Wärmeübertragungseffizienz eines Rippenrohr-Wärmetauschers zu testen (Abbildung 1) und ihn mit der theoretischen Effizienz eines Wärmetauschers ohne Flossen zu vergleichen. Die experimentellen Daten werden für drei verschiedene Durchflussrat

  • Chemical Engineering

    07:40
    Ein Tablett mit Trockner, leitfähige und konvektive Wärmeübertragung zu untersuchen

    Quelle: Michael G. Benton und Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Trockner werden in zahlreichen industriellen Prozessen eingesetzt. Die Funktion der Trockner ist Hitze-Transfer-Prozesse verwenden, um Feststoffe zu trocknen. Es gibt eine Vielzahl von Trockner Arten. Adiabatische Trockner benutzen Konvektion und direkten Kontakt mit Gasen zum Trocknen von Feststoffen, während cht-adiabatische Trockner Methoden als beheizte Gas Kontakt1, einschließlich der Wärmeleitung, Strahlung und Radiofrequenz1trocknen benutzen trocknen. Trockner für Batch-Prozesse genutzt werden oder sie werden im Dauereinsatz1. In diesem Experiment werden die Auswirkungen von Temperatur und Geschwindigkeit auf die Trocknungs-Geschwindigkeit von Sand über ein Fach Trockner ermittelt werden. Drei verschiedene Leistungsstufen (1000 W, 1500 W und 2500 W) für zwei unterschiedliche Volumenströme werden getestet, die insgesamt sechs Datensätze. Aus diesen Daten können der Wärme- und Stoffübertragung Koeffizienten berechnet werden.

  • Chemical Engineering

    08:03
    Viskosität von Propylen-Glykol-Lösungen

    Quelle: Michael G. Benton und Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Viskosität ist ein Maß für den Widerstand einer Flüssigkeit zu fließen, und es ist eine nützliche Parameter bei der Gestaltung von effizienten Produktverarbeitung und Qualitätskontrolle in den unterschiedlichsten Branchen. Eine Vielzahl von Viskosimeter werden verwendet, um die genauesten Messwerte desentellen Materialien zu erhalten. Die standard-Methode zur Messung der Viskosität ist durch ein Glas Rohr Viskosimeter, die Viskosität durch Messung der Menge an Flüssigkeit durch eine Kapillare Rohr aus Glas1benötigte Zeit schätzt. Rotations-Viskosimeter arbeiten durch Scherkräfte Anwendung und Messung der Zeit dauert es eine fließende1. Diese Viskosimeter machen verwenden der fließenden Kraft der Flüssigkeit, und sie können entweder ein Federsystem oder digitale Encoder System1. Verschiedene Mess-Systeme gibt es auch mit dem Standard wird ein Kegel und Platte System, wo fließt Flüssigkeit unter die Kegelform und über die Platte, um die Scherspannung1zu minimieren. Parallele Plattensysteme nutzen zwei parallele Platten und ist ideal für die Messung über Temperaturgradienten, so dass ein reibungsloser Übergang1. Couette-Systeme verwenden eine Tasse und Füllmate

  • Chemical Engineering

    09:10
    Porosimetrie als Kieselsäure Aluminiumoxid-Pulver

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Flächenverteilung Bereich und Pore Größe sind Attribute, mit denen von Adsorbens und Katalysator Hersteller und Anwender zur Qualitätssicherung und zu bestimmen, wann Produkte am Ende ihrer Nutzungsdauer. Die Fläche eines porösen Festkörpers bezieht sich direkt auf seine Aufnahmekapazität oder katalytischet. Die Porenverteilung Größe eines Adsorbens oder Katalysator wird so gesteuert, dass Poren groß genug sind, um leicht Moleküle des Interesses, aber klein genug, um eine hohe Oberfläche pro Masse bieten zugeben. Flächenverteilung Bereich und Pore Größe kann durch die Technik der isothermen Stickstoff Adsorption/Desorption gemessen werden. In diesem Experiment wird ein Stickstoff-Porosimeter zur Messung der Fläche und pore Größenverteilung der Kieselsäure/Aluminiumoxid-Pulver verwendet werden.

  • Chemical Engineering

    10:21
    Demonstration der Kraft Gesetz Modell durch Extrusion

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Polymerschmelzen werden oft in einfachen Formen oder "Extrudate", wie z. B. zylindrischen Pellets, flachen Platten oder Rohre, mit Hilfe eines Extruders gebildet. 1 Polyolefine zählen zu den häufigsten extrudierbaren Polymeren. Extrusion beinhaltet den Transport und schmelzen solideed, die manchmal mit nicht-polymerer Werkstoffe und der Druckaufbau und Transport von der Schmelze oder Mischung gemischt wird. Es gilt für thermoplastische Polymere, die verformen Wenn erhitzt und wieder ihren früheren "keine-Flow" Eigenschaften beim Abkühlen. Mit einem einfachen Labor-Extruder, die Wirkung der Betriebsbedingungen auf Polymer-Ausgang und Druckabfall kann untersucht werden und die resultierenden Daten können korreliert mit dem "Power Law" Modell für Durchfluss von Polymer schmilzt und Lösungen. Dieses Modell dient, um den Prozess zu komplexeren Extruder zu skalieren. Die Beziehung zwischen Betriebsbedingungen und die Abweichungen vom theoretischen Verschiebung Verhalten ("Slippage") und Extrudat Form ("sterben Schwellen") kann ermittelt werden. In diesem Experiment, eine typische thermoplastischen Polymer wird wie ein High-Density-Polyethylen (HDPE) Copolymer (von Ethylen + eine längere Kette Olefin) verwendet werden. Die Betriebstemperatur für die Matriz

  • Chemical Engineering

    07:51
    Gas-Absorber

    Quelle: Michael G. Benton und Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Gas-Absorber werden verwendet, um Verunreinigungen aus Gasströmen zu entfernen. Mehrere Entwürfe werden verwendet, um dieses Ziel1zu erreichen. Eine verpackte Bett Spalte verwendet Gas und Flüssigkeit strömen gegenläufig zueinander in einer Spalte mit verpackt, lose Materialien wieik, Metall und Kunststoff, Verpackung oder strukturierte Verpackung1. Das verpackte Bett verwendet Fläche durch die Verpackung erstellt um ein Maximum an effizienten Kontakt zwischen den zwei Phasen1zu erstellen. Die Systeme sind wartungsarm und korrosive Materialien mit hoher Stoffaustausch Preise1verarbeiten können. Spray-Spalten sind eine andere Art der Absorber, der ständigen direkten Kontakt zwischen den beiden Phasen mit Gas hochschieben und Flüssigkeit besprüht hinunter in den Gas-Durchfluss-1verwendet. Dieses System verfügt über eine Bühne und schlechte Masse Übertragungsraten nur, aber ist sehr effektiv für gelöste Stoffe mit hoher flüssige Löslichkeit1. Das Ziel dieses Experiments ist zu bestimmen, wie Variablen einschließlich Gas-Durchfluss, Wasserdurchsatz und Kohlendioxid-Konzentration der Gesamtmasse Übertragungskoeffizienten in einem Gas Absorber

  • Chemical Engineering

    11:32
    Dampfflüssigkeit Gleichgewicht

    Quelle: Michael G. Benton und Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Dampfflüssigkeit Gleichgewicht ist in technischen Anwendungen wie Destillation, Umgebungsmodellierung und allgemeine Prozessgestaltung von größter Bedeutung. Verständnis der Interaktionen der Komponenten in einer Mischung ist sehr wichtig in der Entwicklung, Betrieb und analysieren diese Separatoren. Dervität-Koeffizient ist ein ausgezeichnetes Werkzeug für im Zusammenhang mit molekularen Wechselwirkungen zu Mischungszusammensetzung. Finden die molekulare Interaktion Parameter ermöglicht zukünftige Vorhersage der Tätigkeit Koeffizienten für eine Mischung mit Hilfe eines Modells. Dampfflüssigkeit Gleichgewicht ist ein kritischer Faktor für gemeinsame Prozesse in der chemischen Industrie, wie die Destillation. Destillation ist der Prozess der Trennung von Flüssigkeiten durch ihren Siedepunkt. Eine flüssige Mischung in einer Destillationseinheit oder Spalte gefüttert, dann gekocht. Dampfflüssigkeit Gleichgewichtsdaten eignet sich zum bestimmende wie Flüssigkeitsgemischen trennen werden. Da die Flüssigkeiten unterschiedliche Siedepunkte haben, wird eine Flüssigkeit in Dampf kochen und steigen in der Spalte, während die andere als Flüssigkeit bleiben und durch das Gerät entleeren. Der Prozess ist sehr wichtig in den unterschiedlichsten Branchen. In diesem Experiment die Tätig

  • Chemical Engineering

    11:19
    Die Wirkung von Rücklaufverhältnis auf Tablett Destillation Effizienz

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Fach und gepackte Säulen werden beide häufig für Destillation, Absorption und stripping Trennoperationen verwendet. 1 , 2 das Ziel dieses Experiments ist es, eine Mischung aus Alkoholen (Methanol, Isopropanol) und Wasser in einem Sieb Bodenkolonne zutillieren und untersuchen, wie eng einfache Theorien der Destillation basierend auf Gleichgewicht, die Annahmen gefolgt sind. Sieb-Trays bieten maximale Grenzflächen zwischen Flüssigkeit und Dampf. Eine P & ID-schematische Darstellung des Sieb-Trays (jedes Fach enthält Löcher in einer Trägerplatte) Destillationsystem finden Sie in Anhang A. In dieser Demo wird Fach Destillation Unit (TDU) im gesamten Reflux-Modus gestartet. Nach einem stetigen Reflux Trommel Niveau erreicht ist, erfolgt eine Umstellung auf endliche Reflux-Modus durch Anpassung der Böden, Destillat und Reflux Flow Rate Controller als notwendig, um stetige in die Reflux-Trommel und der Reboiler beizubehalten und weiterhin ein Ziel Rücklaufverhältnis R D = L/D. Steady-State erreicht ist (dauert mindestens 90 min), flüssige Proben werden entnommen der Reflux Trommel Reboiler und auf jedes Fach und in einen Gaschromatographen analysiert. Ein typisches Protokoll soll die Auswirkungen der Rücklaufverhältnis

  • Chemical Engineering

    09:20
    Effizienz der flüssig-flüssig-Extraktion

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) ist eine Trennung Technik statt Destillation wenn entweder: (a) die relativen Volatilitäten der Verbindungen getrennt werden sind sehr ähnlich; (b) ein oder mehrere Bestandteile der Mischung sind temperaturempfindlich sogar in der Nähe von Umgebungsbedingungen; (c) diellation würde erfordern sehr geringem Druck oder eine sehr hohe Destillat/Futtermittel-Verhältnis. 1 Die treibende Kraft für Stoffaustausch ist der Unterschied in der Löslichkeit eines Materials (die gelösten) in zwei nicht mischbaren oder teilweise mischbaren strömen (das füttern und das Lösungsmittel). Die Futtermittel und Lösungsmittel-Streams sind gemischt und dann getrennt, so dass der gelöste Stoff, aus dem Futter auf das Lösungsmittel übertragen. Normalerweise wird dieser Vorgang in aufeinanderfolgenden Phasen mit Gegenstrom wiederholt. Die gelösten angereicherte Lösungsmittel wird das extrahieren genannt, da es Blätter und der gelöste Stoff erschöpft Feed das Raffinat ist. Wird eine angemessene Dichteunterschied zwischen Futter und Lösungsmittel Bäche, kann Extraktion erfolgen mit einer vertikalen Spalte, obwohl in anderen Fällen kann eine Reihe von Misch- und Absetzbecken verwendet werden. In diesem Experiment ist das operative Ziel, Isopropanol

  • Chemical Engineering

    10:59
    Flüssigphase Reaktor: Saccharose-Inversion

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Batch- und kontinuierliche Reaktoren werden in katalytischen Reaktionen verwendet. Gepackte Betten, die festen Katalysatoren und ein kontinuierlicher Strom verwenden, sind die häufigste Konfiguration. In Ermangelung einer umfangreichen Recycling-Stream werden solche verpackten Bett Reaktoren in der Regelodelliert, wie "plug-Flow". Am häufigsten kontinuierlichen Reaktors ist eine Rührbehälters, die angenommen wird, perfekt gemischt werden. 1 ein Grund für die Verbreitung von verpackten Bett Reaktoren ist, dass im Gegensatz zu den meisten Rührbehälters Designs eine große Wandfläche Reaktor-Volumen-Verhältnis mehr schnelle Wärmeübertragung fördert. Für fast alle Reaktoren muss Wärme entweder hinzugefügt oder zurückgezogen, um die Kontrolle der Temperatur für die gewünschte Reaktion stattfinden. Die Kinetik der katalytischen Reaktionen sind oft komplexer als die einfache Bestellung 1St , 2Nd Ordnung, etc.-Kinetik in Lehrbüchern gefunden. Die Reaktionsgeschwindigkeiten können auch Preise der Stoffaustausch betroffen sein - Reaktion kann nicht schneller als die Rate, mit der Reaktanden geliefert werden, an die Oberfläche oder die mit der Produkte entfernt sind- und Wärmeübertragung stattfinden. Aus diesen Gründen ist fast immer Experiment

  • Chemical Engineering

    11:40
    Kristallisation von Salicylsäure durch chemische Modifikation

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Verarbeitung von Biochemikalien umfasst Grundoperationen wie Kristallisation, Ultrazentrifugation, Membranfiltration und präparative Chromatographie, die gemeinsam große von kleinen Molekülen oder feste von der Flüssigkeit trennen müssen. Kristallisation ist das wichtigste aus Sicht der Tonnage. Aus diesem wird es häufig in der Pharma-, Chemie- und Nahrungsmittelindustrie eingesetzt. Wichtige biochemische Beispiele sind chiral Trennungen,1 Reinigung von Antibiotika,2 Trennung von Aminosäuren aus Vorstufen,3 und viele andere Pharma-, Lebensmittelzusatzstoff4-5 ,6-7 und Agrochemie Reinigungen. 8 Die Kontrolle der Kristall Morphologie und Größe Verteilung ist entscheidend für Prozess-Ökonomie, wie diese Faktoren beeinflussen die Kosten der Weiterverarbeitung wie Trocknung, Filtration und Feststoffe vermitteln. Wenden Sie für weitere Informationen über Kristallisation sich an einen spezialisierten Lehrbuch oder ein Grundoperationen-Lehrbuch. 9 Referats Kristallisator (Abbildung 1) ermöglicht die Untersuchung von: (a) die Auswirkungen der Hauptparameter wie Übersättigung und Kühlung/Heizung Preise auf Feststoffe Inhalt,

  • Chemical Engineering

    10:39
    Ein- und zwei-Phasen-Strömung in einem verpackten Bett-Reaktor

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Das Ziel dieses Experiments ist es, das Ausmaß der Reservepositionen im typischen verpackten Bett Reaktoren in einphasigen und Zweiphasenströmung (Gas-Flüssigkeit) ermitteln und bewerten die Auswirkungen dieser Fehlverteilung auf Druckabfall. Die Konzepte der Residenz Zeitverteilung und Streuung werden durch Einsatz von Tracer eingeführt, und diese Begriffe beziehen sich auf physische Fehlverteilung. Channeling in einem einphasigen Strom kann an Wänden entlang oder durch bevorzugte Strömung durch einen größeren Teil des Querschnitts Bett auftreten. Channeling in Zweiphasenströmung kann resultieren aus noch komplexer Ursachen, und einfache Zweiphasenströmung Theorien selten Vorhersagen, Druckverluste in gepackten Betten. Ein Design-Ziel ist immer das Ausmaß des Channelns zu minimieren, indem Sie finden das optimale Bett und Partikel Durchmesser für die Design-Durchflussmengen und durch die Verpackung ein Bett in einer Weise absetzen zu minimieren. Es ist immer wichtig zu quantifizieren, wieviel Fehlverteilung auftreten kann und die Einheit seines Auftretens berücksichtigt zu entwerfen. Des Permeameter Apparat Maßnahmen Druckabfall, ΔP und die Konzentration der Tracer (Farbstoff) beenden horizontale verpackte Betten von gepanzerten Glas für Wasser, Luft oder Zweiphasenströmung

  • Chemical Engineering

    10:01
    Kinetik der Zusatz Polymerisation zu Polydimethylsiloxan

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Polymere sind Moleküle bestehend aus vielen sich wiederholenden Monomer-Einheiten, die chemisch zu langen Ketten verbunden sind. Sie weisen eine Vielzahl von physikalischen Eigenschaften, die von ihrer chemischen Struktur, Molekulargewicht und Polymerisationsgrad betroffen sind. Die Polymer-Industrieroduziert Tausende von Rohstoffen in einer breiten Vielzahl von kommerziellen Produkten. 1 , 2 Dieses Video soll eine Additionsreaktion Polymerisation führen und Werten Sie anschließend das resultierende Produkt um zu verstehen, wie Viskosität zur Polymers Molekulargewicht herangezogen werden kann. Darüber hinaus wird dieses Experiment untersuchen wie Molekulargewicht Monomer Umwandlung bezogen werden können.

  • Chemical Engineering

    08:55
    Katalytischen Reaktor: Hydrierung von Ethylen

    Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Die Hydrierung von Ethylen (C2H4), Ethan (C2H6) wurde oft als ein Modell Reduktionsreaktion bei der Charakterisierung neuer Metall-Katalysatoren untersucht. 1-2 unterstützten Nickel ist, zwar nicht der aktivste Metall Katalysator für dieseaktion ist es aktiv genug, dass die Reaktion stattfinden kann, bei Die Reaktion umfasst in der Regel adsorbiert, dissoziierten Wasserstoff (H2) mit adsorbierten Ethylen reagieren. Das heißt, sowohl Wasserstoff-Atomen und Ethylen Moleküle Form verbindet sich mit einer Metall-Website (hier bezeichnet "S"). Die starke Bindung von Ethylen mit S schwächt die Doppelbindung ausreichend um Wasserstoffatome hinzufügen, Ethylen, Ethan, die nicht adsorbiert ist Bildung zu ermöglichen. Der Zweck dieses Experiments ist zuerst konvertieren von raw Zusammensetzung Messungen Edukt gebrochene Konvertierungen zu begrenzen. 3 diese Konvertierungen in eine Pfropfenströmung Reaktor (PFR) lässt dann an die Daten zu einem standard Potenzgesetz-Kinetik-Modell von der "ganzheitliche Methode". 3 Vergleich der experimentellen Aufträge der Reaktion für Ethylen und Wasserstoff mit den theoretischen Aufträgen ergibt in diesem Fall,

  • Chemical Engineering

    08:43
    Spin und Chill

    Quelle: Michael G. Benton und Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

    Der Spin und Chill nutzt die Grundlagen der Wärmeübertragung und Flüssigkeitsströmung Getränke 38 f in nur 2 Minuten zu entspannen. Man bräuchte einen Kühlschrank ca. 240 min und eine Kühlbox 40 min, um die gleiche Temperatur zu erreichen. Der Spin und Chill behauptet auch, dass dies erreicht ch "sanft" Spinnen bei 500 u/min, die wenig oder gar keine Schaumbildung schafft. In diesem Experiment wird die Fähigkeit ein Schiffes zu spinnen, ein alkoholfreies Getränk an Rekordgeschwindigkeiten cool ausgewertet werden. Der Spin und Chill soll die Verwendung von ein Eis Brust zu Gunsten der Getränke zu kühlen, schnell und individuell zu entkräften. Verschiedene Betriebsparameter, wie unterschiedlich die Drehzahl des Gerätes, werden bewertet werden, um ihre Auswirkungen auf die Wärmeübertragung zu bestimmen. Darüber hinaus werden die konzentrierte Parameter Analyse und transient Heat Conduction Analyse zur Wärmeübertragung herangezogen werden.

JoVE IN THE CLASSROOM

PROVIDE STUDENTS WITH THE TOOLS TO HELP THEM LEARN.

JoVE IN THE CLASSROOM