Symbolverzeichnis - link.springer.com978-3-662-49268-0/1.pdf · Koordinatensystem analog für andere Koordinaten wie y, z, r oder') a i – Aktivität der Spezies A i in einer realen

Symbolverzeichnis

Häufig benutzte Größensymbole sowie deren SI-Einheiten undBedeutung

Symbol Dimension Bedeutung

a m2 s�1 Temperaturleitzahl

a Verschieden Beliebiges Vektorfeld

ax Verschieden x-Komponente eines beliebigen Vektorfeldes a (je nachKoordinatensystem analog für andere Koordinatenwie y, z, r oder ')

ai – Aktivität der Spezies Ai in einer realen Mischphase

am m2g kg�1 Spezifische, massenbezogene Oberfläche eines festenKatalysators

aV m2 m�3 Volumenspezifische Oberfläche, z. B. Phasengrenzfläche(Bezugsgröße: Reaktionsvolumen V )

A m2 Fläche, z. B. Phasengrenzfläche

AKat m2 Katalysatoroberfläche

AR m2 Querschnittsfläche des Reaktors

AW m2 Wärmeübertragerfläche

Ai – Chemische Spezies oder Komponente desReaktionssystems

Ak;i – Ausbeute der Spezies Ak bezogen auf das Edukt Ai

AZ;S kgmol�1 Ausbeutekoeffizient (auch Ertragskoeffizient): Verhältnisvon Biomassewachstumsgeschwindigkeit zurSubstratverbrauchsgeschwindigkeit

b Verschieden Beliebiges Skalarfeld

bh mol Gesamtstoffmenge des Elements Eh im Reaktionssystem

B – Element-Spezies-Matrix mit den Komponenten ˇh;i

Bo – Bodenstein-Zahl (s. Gl. 6.59)

c molm�3 Konzentration (Gesamtkonzentration beiMehrspeziessystemen)

ci molm�3 Konzentration der Spezies Ai (für einen beliebigenZeitpunkt t > 0, z. B. am Ende der Reaktion, oder für einenbeliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)

571© Springer-Verlag GmbH Deutschland 2017G. Emig, E. Klemm, Chemische Reaktionstechnik, Springer-Lehrbuch,DOI 10.1007/978-3-662-49268-0

572 Symbolverzeichnis

Oci – Dimensionslose Konzentration der Spezies Ai

ci;0 molm�3 Konzentration der Spezies Ai zum Zeitpunkt t D 0 oder ander Stelle z D 0

ci;Gl molm�3 Konzentration der Spezies Ai im thermodynamischenGleichgewicht

ci;p molm�3 Konzentration der Spezies Ai in der Phase p

ci;pjP molm�3 Konzentration der Spezies Ai an der Phasengrenze P inder fluiden Phase p

ci jZ molm�3 Konzentration der Spezies Ai im Zentrum eineskugelförmigen Katalysatorpartikels

.ci /n molm�3 Konzentration der Spezies Ai im Ablaufstrom des n-tenKessels einer Rührkesselkaskade

.ci;0/n molm�3 Konzentration der Spezies Ai im Zulaufstrom des n-tenKessels einer Rührkesselkaskade

ck molm�3 Konzentration des Produktes Ak (für einen beliebigenZeitpunkt t > 0, z. B. am Ende der Reaktion, oder für einenbeliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)

ck;0 molm�3 Konzentration des Produktes Ak zum Zeitpunkt t D 0 oderan der Stelle z D 0

cE, cE;0 molm�3 Konzentration bzw. Startkonzentration des Enzyms E(s. Kinetik biokatalysierter Reaktionen, Abschn. 3.3.4)

cEI molm�3 Konzentration des Enzym-Inhibitor-Komplexes EI(s. Kinetik biokatalysierter Reaktionen, Abschn. 3.3.4)

cES molm�3 Konzentration des Enzym-Substrat-Komplexes ES(s. Kinetik biokatalysierter Reaktionen, Abschn. 3.3.4)

cS molm�3 Konzentration des Substrats S (s. Kinetik biokatalysierterReaktionen, Abschn. 3.3.4)

cZ, cZ;0 kgm�3 Konzentration bzw. Startkonzentration der Zellen bzw.Biomasse (s. Kinetik biokatalysierter Reaktionen,Abschn. 3.3.4)

cA, cA;0 molm�3 Konzentration bzw. Startkonzentration der funktionellenGruppe A (s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

cB, cB;0 molm�3 Konzentration bzw. Startkonzentration der funktionellenGruppe B (s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

cI, cI;0 molm�3 Konzentration bzw. Startkonzentration des Initiators(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

cM, cM;0 molm�3 Konzentration bzw. Startkonzentration des Monomers(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

cM;P molm�3 Konzentration des Monomers in einem Latexteilchen beider Emulsionspolymerisation (s. Emulsionspolymerisation,Abschn. 10.4.3)

cP�i

molm�3 Konzentration der aktiven Polymerketten bestehend aus i

Monomereinheiten bei der anionischen Polymerisation(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

Symbolverzeichnis 573

cP�i, cP�

Tmolm�3 Konzentration der aktiven Polymerketten bestehend aus i

Monomereinheiten bzw. Gesamtkonzentration der aktivenPolymerketten bei der radikalischen Polymerisation(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

cR� molm�3 Konzentration an Radikalen beim Initiatorzerfall derradikalischen Polymerisation (s. Kinetik vonPolyreaktionen, Abschn. 10.2)

cÜ molm�3 Konzentration an Überträgermolekülen bei derPolymerisation (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

cp J kg�1 K�1 Spezifische massenbezogene Wärmekapazität beikonstantem Druck

cp;0 J kg�1 K�1 Spezifische massenbezogene Wärmekapazität beikonstantem Druck zu Beginn der Reaktion bzw. amReaktoreintritt

cp;i;T Jmol�1 K�1 Spezifische stoffmengenbezogene Wärmekapazität derreinen Spezies Ai bei konstantem Druck p und konstanterTemperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)

�Rcp;j Jmol�1 K�1 Änderung der Wärmekapazität pro Formelumsatz einerchemischen Reaktion j bei konstantem Druck p

CBK JK�1 Wärmekapazität des Bombenkalorimeters (extensiveGröße)

Cp J K�1 Wärmekapazität bei konstantem Druck (extensive Größe)

d m Wandstärke (Dicke der Wand)

da m Außendurchmesser

di m Innendurchmesser

dKat m Durchmesser eines kugelförmigen Katalysatorpartikels

dM m Moleküldurchmesser

dPore m Porendurchmesser

dR m Innendurchmesser eines Strömungsrohrreaktors

D – Polydispersitätsindex eines Polymeren (s. Gl. 10.2)

De m2 s�1 Dispersionskoeffizient bzw. effektiver Diffusionskoeffizient(berücksichtigt zusätzlich z. B. turbulente Schwankungen,konvektive Beiträge oder poröse Strukturen)

De m2 s�1 Dispersionsmatrix (s. Gl. 5.22)

De;r m2 s�1 Dispersionskoeffizient in radialer Richtung (radialerDispersionskoeffizient)

De;' m2 s�1 Dispersionskoeffizient in Umfangsrichtung

De;x , De;y , De;z m2 s�1 Dispersionskoeffizient in x-, y- und z-Richtung (letzterewird auch als axialer Dispersionskoeffizient bezeichnet)

Di m2 s�1 Molekularer Diffusionskoeffizient der Spezies Ai

(Selbstdiffusion)

.DK/i m2 s�1 Knudsen-Diffusionskoeffizient der Spezies Ai

Di;e m2 s�1 Effektiver Diffusionskoeffizient der Spezies Ai in einemporösen Feststoff


Di;k m2 s�1 Molekularer binärer Diffusionskoeffizient der Spezies Ai inSpezies Ak

Di;p m2 s�1 Molekularer Diffusionskoeffizient der Spezies Ai in derPhase p

DaI – Damköhler-Zahl 1. Art (s. Gl. 6.86)

DaII – Damköhler-Zahl 2. Art (s. Gl. 8.49 bzw. Gl. 8.68)

E – E-Faktor, Masse an generiertem Abfall pro Masse anproduziertem Produkt (D mAbfall=mk)

E – Verstärkungsfaktor (enhancement factor) (s. Gl. 8.352)

E.t/ s�1 Verweilzeit-Verteilungsfunktion

EA kJmol�1 Aktivierungsenergie („wahre Aktivierungsenergie“)

EA;e kJmol�1 Effektive Aktivierungsenergie aus Arrhenius-Diagramm(„Arrhenius-Aktivierungsenergie“)

f – Radikalausbeutefaktor bei radikalischen Polymerisationen(s. Kinetik von Polyreaktionen, s. Abschn. 10.2)

f Verschieden Funktion (z. B. f .T /)

fi Pa Fugazität der Spezies Ai

F Verschieden Zustandsfunktion in der Thermodynamik

Fo – Fourier-Zahl (s. Abschn. 6.4.2.1)

F.t/ – Verweilzeit-Summenfunktion

%h – Elementbilanz für das Element h

g ms�2 Erdbeschleunigung (g D 9;81ms�2)

G J Gibbs’sche Energie bzw. freie Enthalpie (D H � T � S )

�RGj;T Jmol�1 Gibbs’sche Reaktionsenergie bzw. freie Reaktionsenthalpieeiner Reaktion j bei Reaktionstemperatur T (Index T kannauch weggelassen werden) (D .@S=@�/p;T )

�RG0j;T Jmol�1 Gibbs’sche Standardreaktionsenergie bzw. freie Standard-

reaktionsenthalpie einer Reaktion j bei Reaktions-temperatur T (Index T kann auch weggelassen werden,Standardzustand s. Abschn. 3.2.2.2) (D .@S=@�/p;T )

h m Höhe

Ha – Hatta-Zahl (s. Gl. 8.336)

Hl – Hinterland-Verhältnis (s. Gl. 8.359)

Hi Pam3 mol�1 Henry-Koeffizient für die Spezies Ai (s. Gl. 8.318)

H J Enthalpie (D U C p � V )

dH J Differentielle Enthalpie

�BHi;T Jmol�1 Molare Bildungsenthalpie einer Spezies Ai bei derTemperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)

�BH 0i;T Jmol�1 Molare Standardbildungsenthalpie einer Spezies Ai beim

Standarddruck von 1,01325bar bzw. 1 atm und derTemperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)

�RHj;T Jmol�1 Reaktionsenthalpie einer Reaktion j bei Reaktions-temperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)(D .@H=@�/p;T )


�RH 0j;T Jmol�1 Standardreaktionsenthalpie einer Reaktion j beim

Standarddruck von 1,01325bar bzw. 1 atm undReaktionstemperatur T (Index T kann auch weggelassenwerden) (D .@H=@�/p;T )

�LHi;T Jmol�1 Molare latente Wärme einer Spezies Ai bei der TemperaturT (Index T kann auch weggelassen werden)

�VHi;T Jmol�1 Molare Verbrennungsenthalpie einer Spezies Ai bei derTemperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)

�VH 0i;T Jmol�1 Molare Standardverbrennungsenthalpie einer Spezies Ai

beim Standarddruck von 1,01325bar bzw. 1 atm und derTemperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)

i – Polymerisationsgrad (Zahl der Monomereinheiten imPolymer Pi )

ji molm�2 s�1 Stoffstromdichte der Spezies Ai , wenn nur eine Koordinate

j i molm�2 s�1 Vektor der Stoffstromdichte der Spezies Ai

ji;x molm�2 s�1 x-Komponente des Vektors der Stoffstromdichte derSpezies Ai (je nach Koordinatensystem analog für andereKoordinaten wie y, z, r oder ')

kj (molm�3)1�n s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der j -ten Reaktiondes Reaktionsschemas im Falle eines Potenzansatzes n-terGesamtordnung (Index j kann auch weggelassen werden,wenn nur eine einzige Reaktion vorliegt)

k0j s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der j -ten Reaktion

des Reaktionsschemas im Falle einer Gas/Flüssig-Reaktionpseudo-erster Ordnung bezogen auf das Flüssigkeits-volumen (Index j kann auch weggelassen werden, wennnur eine einzige Reaktion vorliegt) (s. Gl. 8.325, Fluid-Fluid-Reaktionen, Abschn. 8.4)

k00j s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der j -ten Reaktion

des Reaktionsschemas im Falle einer Gas/Flüssig-Reaktionpseudo-erster Ordnung bezogen auf das Reaktionsvolumen(Index j kann auch weggelassen werden, wenn nur eineeinzige Reaktion vorliegt) (s. Gl. 8.327, Fluid-Fluid-Reaktionen, Abschn. 8.4)

kj;A (molm�2)1�n s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der j -ten Reaktiondes Reaktionsschemas im Falle eines Potenzansatzes n-terGesamtordnung bezogen auf die KatalysatoroberflächeAKat (Index j kann auch weggelassen werden, wenn nureine einzige Reaktion vorliegt)

kj;V (molm�3)1�n s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der j -ten Reaktiondes Reaktionsschemas im Falle eines Potenzansatzes n-terGesamtordnung bezogen auf das Katalysatorvolumen VKat

(Index j kann auch weggelassen werden, wenn nur eineeinzige Reaktion vorliegt)


kj;0 (molm�3)1�n s�1 Präexponentieller Koeffizient gemäß der Arrhenius-Gleichung (Gl. 3.96) für einen Potenzansatz n-ter Ordnung(Index j kann auch weggelassen werden, wenn nur eineeinzige Reaktion vorliegt)

kj;A;0 (molm�2)1�n s�1 Präexponentieller Koeffizient gemäß der Arrhenius-Gleichung (Gl. 3.96) für einen Potenzansatz n-ter Ordnungbezogen auf die Katalysatoroberfläche AKat (Index j kannauch weggelassen werden, wenn nur eine einzige Reaktionvorliegt)

kj;V;0 (molm�3)1�n s�1 Präexponentieller Koeffizient gemäß der Arrhenius-Gleichung (Gl. 3.96) für einen Potenzansatz n-ter Ordnungbezogen auf die Katalysatoroberfläche VKat (Index j kannauch weggelassen werden, wenn nur eine einzige Reaktionvorliegt)

kj Verschieden Reaktionsgeschwindigkeitskonstante der j -ten Reaktiondes Reaktionsschemas für eine beliebige Kinetik

kj;0 Verschieden Präexponentieller Koeffizient gemäß der Arrhenius-Gleichung (Gl. 3.96) für eine beliebige Kinetik (Index j

kann auch weggelassen werden, wenn nur eine einzigeReaktion vorliegt)

kd s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für denInitiatorzerfall (decomposition) (s. Kinetik vonPolyreaktionen, Abschn. 10.2)

ki (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für die Initiierung(initiation) (s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

kp (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für das Kettenwachstum (propagation) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

kp;i (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für das Wachstumeiner Kette der Länge i (propagation) (s. Kinetik vonPolyreaktionen, Abschn. 10.2)

kt (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für den Ketten-abbruch (termination) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

kt;i (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für den Abbruch einerKette der Länge i (termination) (s. Kinetik vonPolyreaktionen, Abschn. 10.2)

kt;d, kt;k (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für den Ketten-abbruch durch Disproportionierung bzw. Kombination(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

ktr (molm�3)�1 s�1 Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für die Ketten-übertragung (transfer) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

kS;p ms�1 Stoffdurchgangskoeffizient bezogen auf Phase p

kg;fl m s�1 Gas-Flüssig-Stoffdurchgangskoeffizient (kg;fl D kS;2,s. Gl. 8.322)


kW Wm�2 K�1 Wärmedurchgangskoeffizient

K – Thermodynamische Gleichgewichtskonstante

Kads;i m3 mol�1 Adsorptionsgleichgewichtskonstante der Spezies Ai

(heterogene Katalyse)

KB Verschieden Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für dieBildung von Spezies Ai aus den Elementen

Kc Verschieden Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für einechemische Reaktion auf Basis von Konzentrationen

Kp Verschieden Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für einechemische Reaktion auf Basis von Partialdrucken

Kx – Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für einechemische Reaktion auf Basis von Molenbrüchen

K� – Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für einechemische Reaktion auf Basis von Aktivitätskoeffizienten

K� – Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für einechemische Reaktion auf Basis von Belegungsgraden

K' – Thermodynamische Gleichgewichtskonstante für einechemische Reaktion auf Basis von Fugazitätskoeffizienten

KM molm�3 Michaelis-Konstante bzw. Dissoziationsgleichgewichts-konstante des Enzym-Substrat-Komplexes

KS molm�3 Substratsättigungskonstante (Monod-Kinetik)

l m Länge eines Rohrabschnitts

lc m Charakteristische Länge/Abmessung

L – Gesamtzahl der Elemente Eh in einem Reaktionssystem

L m Länge eines Strömungsrohrreaktors

L m Halbe Dicke eines plättchenförmigen Katalysatorpartikels

Li – Gesamtzahl aktiver Zentren, die mit Ai belegt sind

L0 – Gesamzahl aktiver Zentren, die nicht belegt sind

m – Ordnung einer chemischen Reaktion (nur im Fall derBilanzierung einer Rührkesselkaskade, s. Abschn. 5.6.1)

m kg Masse (Gesamtmasse bei Mehrspeziessystemen)

mAbfall kg Masse an Abfall bei einer chemischen Reaktion

mKat kg Masse an festem Katalysator (Katalysatormasse)

mKat;K kg Masse an festem Katalysator (Katalysatormasse) in einemMikrokanal eines Mikrostrukturreaktors(s. Mikroreaktionstechnik, Kap. 9)

mi kg Masse der Polymerketten Pi bestehend aus i

Monomereinheiten

mi kg Masse der Spezies Ai (für einen beliebigen Zeitpunktt > 0, z. B. am Ende der Reaktion)

mi;0 kg Masse der Spezies Ai zu Beginn der Reaktion (t D 0)

Pm kg s�1 Massenstrom

Pmi kg s�1 Massenstrom der Spezies Ai des Reaktionssystems (füreinen beliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)


Pmi;0 kg s�1 Massenstrom der Spezies Ai am Reaktoreingang (z D 0)

mk kg Produktionshöhe (Masse des Produktes Ak)

mk;max kg Kapazität einer Anlage (maximale Masse desProduktes Ak)

Pmk kg s�1 Produktionshöhe (Massenstrom des Produktes Ak)

Pmk;max kg s�1 Kapazität einer Anlage (maximaler Massenstrom für dasProdukt Ak), meist in der Einheit t a�1

M – Gesamtzahl der Reaktionen j des Reaktionssystems

Mi kgmol�1 Molare Masse der Spezies Ai

Mi kgmol�1 Molare Masse der Polymerketten Pi bestehend aus i

Monomereinheiten

Mk kgmol�1 Molare Masse der Spezies Ak

MM kgmol�1 Molare Masse eines MonomerenM

M n, M w kgmol�1 Zahlen- bzw. gewichtsgemittelte Molmasse Mi einesPolymeren

n – Ordnung einer chemischen Reaktion

ni – Ordnung der Reaktion in Bezug auf die chemischeSpezies Ai

n – Mittlere Radikalzahl pro Latexteilchen bei der Emulsions-polymerisation (s. Emulsionspolymerisation,Abschn. 10.4.3)

ni – Mittlere Sequenzlänge des Monomeren Mi im Copolymer(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

n – Nummer des Kessels einer Rührkesselkaskade

n – Nummer des Zeitschritts bei numerischer Integration imZeitbereich

n mol Stoffmenge (Gesamtstoffmenge bei Mehrspeziessystemen)

�n mol Vektor der Stoffmengenänderung mit denStoffmengenänderungen �ni der Spezies als Komponenten

Pn mol s�1 Stoffstrom (Gesamtstoffstrom bei Mehrspeziessystemen)

nAi �z mol Stoffmenge der mit Spezies Ai belegten aktiven Zentren z

ni mol Stoffmenge der Polymerketten Pi bestehend aus i

Monomereinheiten

ni mol Stoffmenge der Spezies Ai (für einen beliebigen Zeitpunktt > 0, z. B. am Ende der Reaktion)

Pni mol s�1 Stoffstrom der Spezies Ai des Reaktionssystems (für einenbeliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)

�ni mol Änderung der Stoffmenge der Spezies Ai

�ni;j mol Änderung der Stoffmenge der Spezies Ai in der Reaktion j

ni;0 mol Stoffmenge der Spezies Ai zu Beginn der Reaktion (t D 0)

Pni;0 mol s�1 Stoffstrom der Spezies Ai am Reaktoreingang (z D 0)

nk mol Stoffmenge des Produktes Ak (für einen beliebigenZeitpunkt t > 0, z. B. am Ende der Reaktion)


Pnk mol s�1 Stoffstrom des Produktes Ak des Reaktionssystems (füreinen beliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)

nk;0 mol Stoffmenge des Produktes Ak zu Beginn der Reaktion(t D 0)

Pnk;0 mol s�1 Stoffstrom des Produktes Ak am Reaktoreingang (z D 0)

nz;ges mol Stoffmenge aller aktiven Zentren z

N – Gesamtzahl der chemischen Spezies Ai desReaktionssystems

N – Gesamtzahl der Kessel einer Rührkesselkaskade

NA mol�1 Avogadro-Konstante (NA D 6;02214 � 1023 mol�1)

NE – Gesamtzahl der Edukte Ai des Reaktionssystems

NK – Gesamtzahl der Mikrokanäle eines Mikrostrukturreaktors(s. Mikroreaktionstechnik, Kap. 9)

NP – Gesamtzahl der Produkte Ak des Reaktionssystems

NP – Gesamtzahl der Latexpartikel bei der Emulsions-polymerisation (s. Emulsionspolymerisation,Abschn. 10.4.3)

Nz;ges – Gesamtzahl aktiver Zentren

Nu – Nusselt-Zahl (s. Gl. 4.22)

p Pa Systemdruck des Reaktionssystems

p0 Pa Bezugsdruck für die Fugazität (willkürlich wählbar, hier:1,01235bar)

pi Pa Partialdruck der Spezies Ai

pi;krit Pa Kritischer Druck der Spezies Ai

pi;red – Reduzierter Partialdruck für Spezies Ai (Bezugsgröße:kritischer Druck pi;krit)

P n, P w – Zahlen- bzw. gewichtsgemittelter Polymerisationsgrad i

eines Polymeren

P – Anzahl der Phasen p des Reaktionssystems

Pez – Axiale Péclet-Zahl (s. Gl. 6.67 bzw. Gl. 8.192)

Per – Radiale Péclet-Zahl (s. Gl. 8.193)

Pr – Prandtl-Zahl (s. Gl. 4.24)

Pr – Prater-Zahl (s. Gl. 8.170)

q Jm�2 s�1 Wärmestromdichte, wenn nur eine Koordinate

qAb Jm�2 s�1 Abgeführte Wärmestromdichte (Wärmeabfuhrgerade)

qR Jm�2 s�1 Durch chemische Reaktion erzeugte Wärmestromdichte(Wärmeerzeugungskurve)

q Jm�2 s�1 Vektor der Wärmestromdichte bzw. Enthalpiestromdichte

qx Jm�2 s�1 x-Komponente des Vektors der Wärmestromdichte (je nachKoordinatensystem analog für andere Koordinatenwie y, z, r oder ')

qS Jm�2 s�1 Wärmestromdichte durch Strahlung

Q J Wärmemenge

ıQ J Differentielle Wärmemenge


QDraht J Im Bombenkalorimeter durch Verbrennen des Zünddrahtsfreigesetzte Wärmemenge

Qrev J Reversible übertragene WärmemengePQ J s�1 D W WärmestromPQAb J s�1 D W Abgeführter Wärmestrom (Wärmeabfuhrgerade)PQR J s�1 D W Durch chemische Reaktion erzeugter Wärmestrom

(Wärmeerzeugungskurve)

r m Radiale Koordinate bei Zylinder- oder Kugelkoordinaten

Or – Dimensionslose radiale Koordinate

r – Molverhältnis von funktionellen Gruppen bei der Stufen-wachstumsreaktion (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

ri – Copolymerisationsparameter (s. Gln. 10.47a und b, Kinetikvon Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

r molm�3 s�1 Intrinsische Reaktionsgeschwindigkeit (Bezug:Reaktionsvolumen)

r0 molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t D 0 oder ander Stelle z D 0 (Anfangsreaktionsgeschwindigkeit)

re molm�3 s�1 Effektive Reaktionsgeschwindigkeit (Makrokinetik)

rj molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas (Mikrokinetik)

rj;p molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas in derp-ten Phase des Reaktionssystems(Mikrokinetik)

rj;e molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas (Makrokinetik)

rj;m mol kg�1 s�1 Auf die Masse mKat des Katalysators bezogeneReaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas (Mikrokinetik)

rj;A molm2 s�1 Auf die Oberfläche AKat des Katalysators bezogeneReaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas (Mikrokinetik)

rj;V molm�3 s�1 Auf das Volumen VKat des Katalysators bezogeneReaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas (Mikrokinetik)

rj;m;e mol kg�1 s�1 Auf die Masse mKat des Katalysators bezogeneReaktionsgeschwindigkeit der j -ten Reaktion desReaktionsschemas (Makrokinetik), analog rj;A;e und rj;V;e

rmax molm�3 s�1 Maximale Reaktionsgeschwindigkeit

rRDS Verschieden Reaktionsgeschwindigkeit des geschwindigkeits-bestimmenden Teilschritts

rd molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für den Initiatorzerfall(decomposition) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)


ri molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für die Initiierung (initiation)(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

rp molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für das Kettenwachstum(propagation) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

rp;i molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für das Wachstum einer Ketteder Länge i (propagation) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

rp;P mol s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für das Kettenwachstum ineinem Latexteilchen bei der Emulsionspolymerisation(propagation) (s. Emulsionspolymerisation,Abschn. 10.4.3)

rR� molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für die Radikalerzeugung(s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

rt molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für den Kettenabbruch(termination) (s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

rt;i molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für den Abbruch einer Kette derLänge i (termination) (s. Kinetik von Polyreaktionen,Abschn. 10.2)

rtr molm�3 s�1 Reaktionsgeschwindigkeit für die Kettenübertragung(transfer) (s. Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

rK m Radius des Feststoffkerns (bei Fluid-Fest-Reaktionen,s. Abschn. 8.3)

rKat m Radius eines kugelförmigen Katalysatorpartikels

rM;i m Molekülradius der Spezies Ai

rP m Radius eines kugelförmigen Feststoffpartikels

rR m Innenradius eines Strömungsrohrreaktors

rRkt m Radiale Position der Reaktionsfront

R Jmol�1 K�1 Universelle Gaskonstante (R D 8;31446 Jmol�1 K�1)

R – Anzahl der Schlüsselkomponenten

Ri molm�3 s�1 Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit der Spezies Ai

RS molm�3 s�1 Substratverbrauchsgeschwindigkeit

RZ kgm�3 s�1 Wachstumsgeschwindigkeit der Zellen bzw. Biomasse

Rˇ – Rang der Element-Spezies-Matrix BRv – Rang der Matrix der stöchiometrischen Koeffizienten

Re – Reynolds-Zahl (s. Gl. 4.23)

Rekrit – Kritische Reynolds-Zahl (Umschlag von laminarer inturbulente Strömung)

RZA kgm�3 s�1 Raum-Zeit-Ausbeute (produzierte Menge pro Volumen undZeit)

s m Dicke einer Schicht oder Wand; Wegstrecke

si;T Jmol�1 K�1 Molare Entropie einer Spezies Ai bei der Temperatur T

(Index T kann auch weggelassen werden)


s0i;T Jmol�1 K�1 Molare Entropie einer Spezies Ai im Standardzustand bei

der Temperatur T (Index T kann auch weggelassenwerden, Standardzustand s. Abschn. 3.2.2.2)

S J K�1 Entropie

�RSj;T J K�1 Reaktionsentropie einer Reaktion j bei der Reaktions-temperatur T (Index T kann auch weggelassen werden)(D .@S=@�/p;T )

�RS0j;T J K�1 Standardreaktionsenthalpie einer Reaktion j bei der

Reaktionstemperatur T (Index T kann auch weggelassenwerden, Standardzustand s. Abschn. 3.2.2.2)(D .@S=@�/p;T )

Sk;i – Selektivität des Produktes Ak bezogen auf das Edukt Ai

Sc – Schmidt-Zahl (s. Gl. 6.70)

Sh – Sherwood-Zahl (s. Gl. 8.6)

St – Stanton-Zahl (s. Gl. 5.170)

t s (Chronologische) Zeit

t0 s Startzeitpunkt

tn s Zeit nach n Zeitschritten �t (tn D t0 C n � �t )

t s Individuelle Verweilzeit eines Fluidelements

t s Mittlere individuelle Verweilzeit der Fluidelemente

�t s Zeitdauer (z. B. Betriebszeit)

�t s Kleiner Zeitschritt (Schrittweite) bei numerischenVerfahren

tR s Reaktionsdauer

tR s Zeitkonstante der Reaktion

tD s Zeitkonstante der Diffusion

tW s Zeitkonstante des Wärmetransports (z. B. Wärmeleitung)

T K Thermodynamische (absolute) Temperatur

T0 K Anfangs- oder Eintrittstemperatur des Reaktionsmediums

Ti;krit K Kritische Temperatur der Spezies Ai

Ti;red – Reduzierte Temperatur bezogen auf Spezies Ai

(Bezugsgröße: kritische Temperatur Ti;krit)

Ti;E K Temperatur des Fluids i am Eintritt in denWärmeübertrager

Ti;A K Temperatur des Fluids i am Austritt aus demWärmeübertrager

TW;1 K Temperatur der Wand an der Stelle 1 (Wand desWärmeübertragers auf der Seite des Fluids 1)

TW;2 K Temperatur der Wand an der Stelle 2 (Wand desWärmeübertragers auf der Seite des Fluids 2)

T WT K Mittlere Temperatur des Wärmeträgermediums (z. B. Öl,Salzschmelze etc.)

�Tad K Adiabate Temperaturerhöhung

�Tm K Mittlere logarithmische Temperaturdifferenz (s. Gl. 4.37)


TOFi – Turnover frequency (Gesamtzahl an einem aktivenZentrum z umgesetzte Moleküle der Spezies Ai )

u ms�1 Strömungsgeschwindigkeit

u, uz ms�1 Mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Querschnitt einesStrömungsrohrreaktors

u ms�1 Vektor der Strömungsgeschwindigkeit

umf m s�1 Minimalfluidisationsgeschwindigkeit(Lockerungsgeschwindigkeit)

up ms�1 Strömungsgeschwindigkeit der Phase p

uL m s�1 Leerrohrgeschwindigkeit

ux ms�1 x-Komponente des Vektors der Strömungsgeschwindigkeit(je nach Koordinatensystem analog für andere Koordinatenwie y, z, r oder ')

U J Innere Energie

ıU J Differentielle Änderung der inneren Energie

Ui – Umsatzgrad der Spezies Ai

U i – Mittlerer Umsatzgrad der Spezies Ai

.Ui /n – Umsatzgrad der Spezies Ai nach dem n-ten Kessel einerRührkesselkaskade

.Ui /N – Umsatzgrad der Spezies Ai in einer Rührkesselkaskade mitN Kesseln

�Ui – Änderung des Umsatzgrads der Spezies Ai

Ui;Gl – Umsatzgrad der Spezies Ai im thermodynamischenGleichgwicht

UM – Umsatzgrad des Monomers M bei Polymerisationen

vi m3 mol�1 Molares Volumen der Spezies Ai

vi;krit m3 mol�1 Kritisches molares Volumen der Spezies Ai

vi;real m3 mol�1 Molares Volumen der Spezies Ai , die als reales Gasvorliegt

vi;red – Reduziertes molares Volumen für Spezies Ai

(Bezugsgröße: kritisches molares Volumen vi;krit)

vm m3 mol�1 Molares Volumen (allgemein)

V m3 Reaktionsvolumen (D Volumen, das das Reaktionssystemeinnimmt)

dV m3 Differentielles Reaktionsvolumen

V0 m3 Reaktionsvolumen zu Beginn der Reaktion (t D 0)PV m3 s�1 Volumenstrom (für einen beliebigen Ort z > 0, z. B. am

Reaktorausgang)PV0 m3 s�1 Zugeführter VolumenstromPV0;K m3 s�1 Einem Mikrokanal zugeführter Volumenstrom

(s. Mikroreaktionstechnik, Kap. 9)

VKat m3 Volumen an festem Katalysator (Katalysatorvolumen)

VK m3 Volumen eines Mikrokanals eines Mikrostrukturreaktors(s. Mikroreaktionstechnik, Kap. 9)


VR m3 Reaktorvolumen

VRohr m3 Volumen eines Einzelrohrs eines Rohbündelreaktors

wi – Massenbruch der Spezies Ai

W J Arbeit

ıW J Differentiell geleistete Arbeit

x – Koeffizient von Kohlenstoff in der Summenformel desKohlenwasserstoffs CxHy

x m x-Koordinate im kartesischen Koordinatensystem

x0 m x-Koordinate eines Bezugspunktes im kartesischenKoordinatensystem

dx m Differentielle Weglänge in x-Richtung

Ox – Dimensionslose x-Koordinate

xi – Häufigkeitsverteilung bei Polymeren (Molenbruch derPolymerketten mit i Monomereinheiten)

xi – Molenbruch der Spezies Ai (für einen beliebigen Zeitpunktt > 0, z. B. am Ende der Reaktion, oder für einenbeliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)

xi;0 – Molenbruch der Spezies Ai zum Zeitpunkt t D 0 oder ander Stelle z D 0

xi;Gl – Molenbruch der Spezies Ai im thermodynamischenGleichgewicht

xk – Molenbruch des Produktes Ai (für einen beliebigenZeitpunkt t > 0, z. B. am Ende der Reaktion, oder für einenbeliebigen Ort z > 0, z. B. am Reaktorausgang)

xk;0 – Molenbruch des Produktes Ak zum Zeitpunkt t D 0 oderan der Stelle z D 0

y – Koeffizient von Wasserstoff in der Summenformel desKohlenwasserstoffs CxHy

y m y-Koordinate im kartesischen Koordinatensystem

y0 m y-Koordinate eines Bezugspunktes im kartesischenKoordinatensystem

dy m Differentielle Weglänge in y-Richtung

yi – Molenbruch der Spezies Ai in der Gasphase

wi – Gewichtsverteilung bei Polymeren (Massenbruch derPolymerketten mit i Monomereinheiten)

z m z-Koordinate im kartesischen Koordinatensystem (axialeKoordinate)

Oz – Dimensionslose z-Koordinate (axiale Koordinate)

z0 m z-Koordinate eines Bezugspunktes im kartesischenKoordinatensystem

dz m Differentielle Weglänge in z-Richtung

zP – Gesamtzahl an Feststoffpartikeln

zRohr – Gesamtzahl der Einzelrohre eines Rohrbündelreaktors


Symbolverzeichnis (griechische Symbole)

Symbol Dimension Bedeutung

˛ Wm�2 K�1 Wärmeübergangskoeffizient

ˇi;p ms�1 Stoffübergangskoeffizient der Spezies Ai von der Phase p

an die Phasengrenze P

ˇh;i – Koeffizient von Element Eh in der Summenformel derSpezies Ai (Komponente der Element-Spezies-Matrix)

� – Arrhenius-Zahl (s. Gl. 8.137)

�i – Aktivitätskoeffizient der Spezies Ai

ıKat m Dicke einer Katalysatorschicht bzw. eines Wand-katalysators (s. Mikroreaktionstechnik, Kap. 9)

ıp m Grenzschichtdicke in der Phase p an der Phasengrenze P(Index p kann auch weggelassen werden)

� – Änderung einer Größe

�R – Änderung einer Größe während einer Reaktion proFormelumsatz (�R D @

@�)

" – Emissionsverhältnis für einen Wärmestrahler

"p – Volumenanteil der Phase p im Reaktionssystem

"Kat – Volumenanteil des festen Katalysators im Reaktionssystem

"Bett – Porosität der Feststoffschüttung bzw. relativesKornzwischenraumvolumen (Bettporosität)

"mf Porosität der Feststoffschüttung bzw. relativesKornzwischenraumvolumen am Lockerungspunkt

"Pore – Porosität des festen Katalysatorpartikels

� Pa s Dynamische Viskosität

� – Katalysatorwirkungsgrad

�i – Anteil aktiver Zentren, die mit Spezies Ai belegt sind(Belegungsgrad)

�i;Gl – Belegungsgrad der Spezies Ai im thermodynamischenGleichgewicht

�z – Anteil aktiver Zentren, die nicht belegt sind

� m Mittlere freie Weglänge des Moleküls

� WmK�1 Wärmeleitfähigkeitskoeffizient

�Kat WmK�1 Wärmeleitfähigkeitskoeffizient poröser Katalysatorpartikel

�e WmK�1 Effektiver Wärmeleitfähigkeitskoeffizient (berücksichtigtzusätzlich z. B. turbulente Schwankungen, konvektiveBeiträge oder poröse Strukturen)

�e WmK�1 Matrix der effektiven Wärmeleitung (s. Gl. 5.47)

�e;r WmK�1 Effektiver radialer Wärmeleitfähigkeitskoeffizient

�e;x , �e;y , �e;z WmK�1 Effektiver Wärmeleitkoeffizient in x-, y- und z-Richtung

� s�1 Spezifische Wachstumsgeschwindigkeit in derGanzzell-Biokatalyse (Monod-Kinetik)


�max s�1 Maximale spezifische Wachstumsgeschwindigkeit in derGanzzell-Biokatalyse (Monod-Kinetik)

�i Jmol�1 Chemisches Potential der Spezies Ai

�i;ideal J mol�1 Chemisches Potential der Spezies Ai , die als ideales Gasvorliegt

�i;real J mol�1 Chemisches Potential der Spezies Ai , die als reales Gasvorliegt

�0i Jmol�1 Chemisches Potential der Spezies Ai im Standardzustand

(Standardzustand, s. Abschn. 3.2.2.2)

m2 s�1 Kinematische Viskosität

– Mittlere kinetische Kettenlänge, d. h. Anzahl der pro Kettestattfindende Wachstumsschritte (s. Kinetik vonPolyreaktionen, Abschn. 10.2)

– Stöchiometrischer Koeffizient

i – Stöchiometrischer Koeffizient der Spezies Ai (wenn j D 1)

i;j – Stöchiometrischer Koeffizient der Spezies Ai in derReaktion j (wenn j > 1)

� mol Reaktionslaufzahl (D Zahl der Formelumsätze)P� mol s�1 Zahl der Formelumsätze pro Zeit am Reaktorausgang des

stationär und kontinuierlich betriebenen Reaktors

�j mol Reaktionslaufzahl der Reaktion j

kgm�3 Dichte

0 kgm�3 Dichte zu Beginn der Reaktion

i kgm�3 Partialdichte der Spezies Ai

Pseudo kgm�3 Pseudoschüttdichte bei Mikrokanälen mit Katalysator-schicht/Wandkatalysator (s. Gl. 9.29, Mikroreaktions-technik, Kap. 9)

Schütt kgm�3 Schüttdichte (Dichte der Feststoffschüttung)

� Verschieden Standardabweichung

� Wm�2 K�4 Stefan-Boltzmann-Konstante(� D .5;6696 ˙ 0; 0075/ � 10�8 Wm�2 K�4)

� – Tortuosität eines porösen Feststoffpartikels(s. Abschn. 8.2.2.2)

� s Fluiddynamische Verweilzeit

.�/n s Fluiddynamische Verweilzeit im n-ten Kessel einerRührkesselkaskade

�mod kg sm�3 Modifizierte Verweilzeit (s. Gl. 8.212)

' – '-Koordinate im Zylinderkoordinatensystem(Winkelkoordinate)

'i – Fugazitätskoeffizient der Spezies Ai

– Wachstumswahrscheinlichkeit einer aktiven Polymerkette(s. Gl. 10.18, Kinetik von Polyreaktionen, Abschn. 10.2)

– Thiele-Modul (s. Gl. 8.69)


n, l , l;n – Generalisierte Thiele-Moduli (s. Gln. 8.96, 8.111und 8.113)

˚P – Volumenbruch des Polymeren im Latexteilchen(s. Emulsionspolymerisation, Abschn. 10.4.3)

� – Flory-Huggins-Parameter (s. Emulsionspolymerisation,Abschn. 10.4.3)

�l;n – Generalisierter Weisz-Modul (s. Gl. 8.119)

�P – Sphärizität eines Feststoffpartikels (s. Gl. 8.258)

Häufig benutzte Indizes und deren Bedeutung

Index Bedeutung

0 Größe bezieht sich auf den Reaktoreingang bzw. Reaktionsbeginn

ab Größe bezieht sich auf einen abgeführten Stoffstrom (z. B. beihalbkontinuierlichem idealen Rührkesselreaktor oder realemStrömungsrohrreaktor mit Dispersion)

ad Größe bezieht sich auf adiabate Betriebsweise

ads Größe bezieht sich auf den Adsorptionsschritt (heterogene Katalyse)

B Größe bezieht sich auf die Blasenphase (mathematische Modellierung vonWirbelschichtreaktoren, s. Abschn. 8.2.3.2)

BK Bombenkalorimeter (z. B. CBK, Wärmekapazität des Bombenkalorimeters)

CSTR Continuous Stirred Tank Reactor (kontinuierlicher idealer Rührkesselreaktor)(z. B. �CSTR, fluiddynamische Verweilzeit im kontinuierlichen idealenRührkesselreaktor)

des Größe bezieht sich auf den Desorptionsschritt (heterogene Katalyse)

diff Größe beschreibt Diffusion (z. B. .j i /diff , diffusive Stoffstromdichte)

DM Größe bezieht sich auf das Dispersionsmodell

e Effektive (beobachtbare) Größe

f Größe bezieht sich auf den fluiden Aggregatszustand (�f, Wärmeleit-fähigkeitskoeffizient des Fluids, d. h. des Gases oder der Flüssigkeit)

fl Größe bezieht sich auf den flüssigen Aggregatszustand (z. B. ˇfl,Stoffübergangskoeffizient in der flüssigen Phase)

g Größe bezieht sich auf den gasförmigen Aggregatszustand (z. B. ˇg,Stoffübergangskoeffizient in der Gasphase)

h Größe bezieht sich auf das Element Eh (h D 1 bis L)

i Größe bezieht sich auf die chemische Spezies Ai (i D 1 bis N )

iso Größe bezieht sich auf isotherme Betriebsweise

j Größe bezieht sich auf die chemische Reaktion j (j D 1 bis M )

k Größe bezieht sich auf das Produkt Ak

konv Größe beschreibt Konvektion (z. B. .j i /konv, konvektive Stoffstromdichte)

K Größe bezieht sich auf einen Mikrokanal

Kat Größe bezieht sich auf den Katalysator (z. B. dKat, Durchmesser desKatalysatorpartikels)


max Maximal; Maximalwert(e) einer Größe

M Vollständige Mikrovermischung (z. B. rM, Reaktionsgeschwindigkeit fürvollständige Mikrovermischung)

n Nummer des Kessels in einer Rührkesselkaskade

opt Optimal; Optimalwert(e) einer Größe

p Größe bezieht sich auf die Phase p (p D 1 bis P )

pol Größe bezieht sich auf polytrope Betriebsweise

P Größe bezieht sich auf die Phasengrenze (z. B. ci;pjP, Konzentration derSpezies Ai in der Phasengrenze P der Phase p)

P Größe bezieht sich auf ein Feststoffpartikel (z. B. dP, Durchmesser desFeststoffpartikels)

PFTR Plug Flow Tubular Reactor (idealer Strömungsrohrreaktor) (z. B. �PFTR,fluiddynamische Verweilzeit im idealen Strömungsrohrreaktor)

r Radiale Komponente eines Größenvektors (z. B. ur ) für Zylinder- oderKugelkoordinaten

rds Größe bezieht sich auf den geschwindigkeitsbestimmenden Teilschritt(„rate determining step“)

s Größe bezieht sich auf stationären Betrieb (bei dynamischen Instabilitäten imkontinuierlichen idealen Rührkesselreaktor) (z. B. .ci /s, Konzentration von Ai

im stationären Betriebszustand)

S Größe bezieht sich auf die Suspensionsphase (mathematische Modellierungvon Wirbelschichtreaktoren, s. Abschn. 8.2.3.2)

S Vollständige Segregation (z. B. rS, Reaktionsgeschwindigkeit für vollständigeSegregation)

Schütt Größe bezieht sich auf eine Feststoffschüttung

V Vorheizzone (z. B. TV;0, Temperatur am Eintritt in die Vorheizzone)

W Wand bzw. Wasser (je nach Zusammenhang)

WT Größe bezieht sich auf das Wärmeträgermedium (z. B. T WT, mittlereTemperatur des Wärmeträgermediums)

x x-Komponente eines Größenvektors für kartesische Koordinaten(z. B. ux , Strömungsgeschwindigkeit in Richtung der x-Koordinate)

y y-Komponente eines Größenvektors für kartesische Koordinaten(z. B. uy , Strömungsgeschwindigkeit in Richtung der y-Koordinate)

z z-Komponente eines Größenvektors für kartesische Koordinaten(z. B. uz , Strömungsgeschwindigkeit in Richtung der z-Koordinate)

ZM Größe bezieht sich auf das Zellenmodell

' '-Komponente eines Größenvektors für Zylinderkoordinaten(z. B. u' , Strömungsgeschwindigkeit in Richtung der '-Koordinate)

Sachverzeichnis

Aadiabate Temperaturerhöhung, 158, 178Aktivierungsenergie, 85

Filmdiffusion, 350Porendiffusion, 366scheinbar negative, 92wahre Aktivierungsenergie, 85

Ammoniak, 6, 27, 403Abschnittsreaktor, 403Oxidation, 403Stoffübergangskoeffizient, 403Synthese, 6, 27

Anderson-Kriterium, 375, 485Anfangswertproblem, 156, 160, 161, 165, 196,

298, 311, 319, 324, 557Einschrittverfahren, 557, 558Euler-Verfahren, 559Extrapolationsverfahren, 557Hilfsstützstellen, 558Mehrschrittverfahren, 557Runge-Kutta-Verfahren, 557, 558Schrittweiten, 559Stützstelle, 558

Arrhenius-Diagramm, 85, 306, 352, 367, 384Folgereaktionen, 306heterogen katalysierte Reaktionen, 384Porendiffusion, 367

Arrhenius-Gleichung, 85Arrhenius-Aktivierungsenergie, 85Arrhenius-Diagramm, 85präexponentieller Koeffizient, 85wahre Aktivierungsenergie, 85

Arrhenius-Zahl, 373, 381Atomeffizienz, 22Ausbeute, 17

BBelegungsgrad, 89Berechnung chemischer Gleichgewichte

Dehydrierung von Methylcyclohexan, 72gasförmige Reaktionssysteme, 69Gasphasenhydratisierung von Ethen, 80Gleichgewichtszusammensetzung, 71ideale Systeme, 69Isomerisierung von n-Hexan, 77reale Systeme, 78Simultangleichgewichte, 75Theorem der übereinstimmenden Zustände,

79Betriebsweisen, 12Bildungsenthalpie, molare, 47

ab-initio-Berechnungen, 48Gruppenbeitragsmethode nach Benson, 50Gruppenbeitragsmethoden, 48Standardbildungsenthalpie, 48Standardzustand, 47

biokatalysierte Reaktionen, 99allgemeiner Katalysezyklus, 100Biokatalysatoren, 99Enzym-Substrat-Komplex, 99Inhibitoren, 102Michaelis-Menten-Gleichung, 101Michaelis-Menten-Kinetik, 99Monod-Kinetik, 104Schlüssel-Schloss-Prinzip, 99

Blasensäule, 458Bodenkolonne, 459Bodenstein’sches Quasistationaritätsprinzip,

86, 90, 101, 105Bodenstein-Zahl, 252, 260, 473Bombenkalorimeter, 53

589

590 Sachverzeichnis

CCarbonsäureamid, 26charakteristische Partikelabmessung, 364Chemieingenieurwesen, 1chemische Reaktionstechnik, 1

Bedeutung, 6Begriffe und Definitionen, 9Lehrinhalte, 4Reaktionsanalyse, 4Reaktorauslegung, 5Scale-down, 4Scale-up, 2

chemisches Potential, 61, 63Mischphase, 63Mischungsbeitrag zum chemischen

Potential, 63Chemisorption, 342Chemisorptionsmessung, 345Copolymere, 497

azeotrope Zusammensetzung, 524Blockcopolymeren, 497Copolymerisations-Parameter, 523Pfropfcopolymeren, 497Sequenzlängen, 524

CSTR, „continous stirred tank reactor“, 145

DDamköhler-Zahl 1. Art, 260Damköhler-Zahl 2. Art, 348, 354, 355, 380,

474, 481, 482Danckwerts-Randbedingungen, 391Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol, 399Dehydrierung von Methylcyclohexan, 57, 66,

72Differentialgleichungen, 553

analytische Lösungsmöglichkeiten, 553Anfangswertproblem, 557Differentialgleichungen 1. Ordnung, 554Differentialgleichungen 2. Ordnung, 555numerische Lösungsmöglichkeiten, 556partielle Differentialgleichungen, 562Randwertproblem, 557, 560Systeme von Differentialgleichungen, 561

Differentialgleichungen 1. Ordnung, 554analytische Lösungsmöglichkeiten, 554homogenener Fall, 554homogener Fall, 554inhomogener Fall, 554

Variation der Konstanten nach Lagrange,554

Differentialgleichungen 2. Ordnung, 555allgemeinen Lösung, 556charakteristische Gleichung, 556Lösungsverfahren, 555

Diffusion, effektive, 367Bruggeman-Gleichung, 367Diffusion, Knudsen, 368Diffusion, konfigurelle, 368Diffusion, molekulare, 368Diffusionsmechanismus, 368„Dusty-Gas“-Modell, 370„Random-Pore“-Modell, 370Tortuositätsfaktor, 367Wicke-Kallenbach-Zelle, 371

Diffusion, Knudsen, 368, 370Temperaturabhängigkeit, 370

Diffusion, konfigurelle, 368, 370Diffusion, molekulare, 368

Beziehung von Wilke und Chang, 369Chapman-Enskog-Beziehung, 369kinetischen Gastheorie, 368Korrelation von Fuller, 369Korrelation von Wilke und Lee, 369

Diffusionskoeffizient, 132Dispersionsmodell, 250, 259

Bodenstein-Zahl, 252Dispersionskoeffizient, 250geschlossene Systeme, 253Péclet-Zahl, 255

Divergenz, 135, 143Drei-Wege-Katalysator, 95Dwivedi-Upadhyay-Korrelation, 353

EE-Faktor, 22Emulsionspolymerisation, 538Energiebilanz

Akkumulationsterm, 139Konvektionsterm, 139Kugelkoordinaten, 144Reaktionsterm, 142Vektorform, 143Wärmebilanz, 138Wärmeleitungsterm, 140Zylinderkoordinaten, 144

Energiebilanz, allgemeine, 138

Sachverzeichnis 591

Euler-Verfahren, 156, 160, 282, 298, 311, 319,324, 559

FFällungspolymerisation, 537Fein- und Spezialchemikalien, 25Festbettreaktoren, 384

Danckwerts-Randbedingungen, 391Enthalpiebilanz, 393Gleichgewichtsreaktionen, 406modifizierte Verweilzeit, 397Péclet-Zahl, 392pseudohomogene Modellierung, 390, 394Reaktionsführung, adiabate, 398, 406Reaktionsführung, isotherme, 395Reaktionsführung, polytrope, 412Stoffbilanz, 390

Fick’sches Diffusionsgesetz, 132, 331, 355, 367Filmdiffusion, 346

Aktivierungsenergie, 350Arrhenius-Diagramm, 352äußerer Katalysatorwirkungsgrad, 348, 350,

351Damköhler-Zahl 2. Art, 348effektive Reaktionsgeschwindigkeit, 348,

349Effektivkinetik, 348Filmwirkungsgrad, 347Konzentrationsverläufe, 347Limitierung, 350Mears-Kriterium, 352, 481Stoffübergangskoeffizient, 352

Filmtheorie, 330Finite-Differenzen-Verfahren, 560

Differenzengleichungen, 560Differenzenquotienten, 560Gauß-Elimination, 562Lineare Gleichungssysteme, 562LU-Faktorisierung, 562Nichtlineare Gleichungssysteme, 562Rückwärtsdifferenzen, 560Vorwärtsdifferenzen, 560Zentraldifferenzen, 561

Fluid-Fest-Reaktionen, 425Beispiele, 426Geschwindigkeitsbestimmender Vorgang,

431Hinterland-Verhältnis, 460Kinetische Modellierung, 427

Modell mit schrumpfendem Feststoffkern,426

pseudo-stationäre Bedingung, 428Reaktorauslegung, 436Umsatzgrad bei konstanter

Zusammensetzung der fluidenPhase, 431

Verlauf der Reaktion, 432Fluid-Fest-Reaktoren, 436

Festbettreaktor, 438homogene Zusammensetzung der fluiden

Phase, 437Reaktorauslegung, 436Veränderliche Zusammensetzung der

fluiden Phase, 438Wanderschichtreaktor, 439

Fluid-Fluid-Reaktionen, 441Beispiele, 442effektive Reaktionsgeschwindigkeit, 445,

449Gas-Flüssig-Stoffdurchgangskoeffizient,

444Gesamtbetrachtung, 452Hatta-Zahl, 447Henry-Gesetz, 443Kinetische Modellierung, 443Konzentrationsverläufe, 452maximale Temperaturerhöhung an der

Phasengrenze, 454Mikroreaktionstechnik, 488Reaktion im Kern der Flüssigphase, 443Reaktion in der Grenzschicht, 446Reaktorauslegung, 455Verstärkungsfaktor, 452Zweifilmtheorie, 443

Fluid-Fluid-Reaktoren, 455Auswahl des technischen Reaktors, 460Blasensäule, 458Bodenkolonne, 459Einzelkugelabsorber, 457Fallfilmabsorber, 456Füllkörperkolonne, 459Laborreaktoren, 455Laminarstrahlabsorber, 457Reaktorauslegung, 455Sprühturm, 460Technische Reaktoren, 457

Folge- und Parallelreaktion, 322, 326

592 Sachverzeichnis

Selektivitäts-Umsatzgrad-Diagramm,324–326

Folgereaktionen, 2991,1-Folgereaktion, 3002,1- bzw. 1,2-Folgereaktion, 310Arrhenius-Diagramm, 306Ausbeuteproblem, 304Ausbeute-Umsatzgrad-Diagramm, 304Beispiele, 299n1;n2-Folgereaktion, 299optimale Temperatur, 305Reaktionsführung, isotherme, 300, 308, 311Reaktionsführung, nicht-isotherme, 306,

309, 312Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher

idealer, 300, 311Rührkesselreaktor, halbkontinuierlicher

idealer, 310Rührkesselreaktor, kontinuierlicher idealer,

308, 313Schema eines Prozesses, 300Selektivitätsproblem, 299, 304Selektivitäts-Umsatzgrad-Diagramm, 303,

309, 312–314Strömungsrohrreaktor, idealer, 300, 311Typische Konzentrationsverläufe, 302

Fourier’sches Gesetz, 112, 113Fourier-Zahl, 247, 473Füllkörperkolonne, 459

GGasphasenhydratisierung, 80Gauß’sche Normalverteilung, 253Gesamtordnung, 84Gibbs-Helmholtz-Gleichung, 62, 65Gleichgewichtskonstante, chemische, 63

Berechnung chemischer Gleichgewichte, 68Dehydrierung von Methylcyclohexan, 66Massenwirkungsgesetz, 64Standardreaktionsentropie, 66

Gleichgewichtsreaktionen, 275, 406, 409Berechnung chemischer Gleichgewichte, 68bimolekulare Gleichgewichtsreaktion, 290chemisches Gleichgewicht, 62Dehydrierung von Methylcyclohexan, 72Festbettreaktoren, 406Gasphasenhydratisierung von Ethen, 80Hordenreaktor, 283, 409Isomerisierung von n-Hexan, 77

monomolekulare Gleichgewichtsreaktion,275

optimale Temperatur, 282Raum-Zeit-Ausbeute, 408Reaktionsführung, isotherme, 276, 285,

290, 294Reaktionsführung, nicht-isotherme, 279,

286, 293, 295Reaktionsführung, optimale polytrope, 294Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher

idealer, 276, 290Rührkesselreaktor, halbkontinuierlicher


285, 294, 295Simultangleichgewichte, 75Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit,

281Strömungsrohrreaktor, idealer, 276, 290Temperaturführung, optimale polytrope,

280Umsatzgrad-Temperatur-Diagramm, 280Zünd-/Lösch-Verhalten, 289

Gradient, 135, 143grafische Auswertung, 175Grenzschicht, 330Grenzschichtdicke, 331Grundchemikalien und Zwischenprodukte, 25

HHagen-Poiseuille’sches Gesetz, 472Hatta-Zahl, 447Henry-Gesetz, 443heterogen katalysierte Reaktionen, 87, 339

allgemeiner Katalysezyklus, 87Arrhenius-Diagramm, 384Arrhenius-Zahl, 381Beispiele, 340Belegungsgrad, 89Chemisorption, 87Drei-Wege-Katalysator, 95Eley-Rideal-Mechanismus, 93Energieschema, 88Festbettreaktoren, 384Filmdiffusion, 346geschwindigkeitsbestimmender Teilschritt,

90Hordenreaktor, 387

Sachverzeichnis 593

Hougen-Watson-Geschwindigkeitsansätze,94

Katalysatoren, feste, 87Katalysatorwirkungsgrad, 381Katalysezyklus, 87kinetische Modellierung, 343Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus, 93Mehrkomponenten-Langmuir-

Adsorptionsisotherme, 93Mikrostrukturreaktoren, 480Oberflächenreaktion, 88Porendiffusion, 353Prater-Zahl, 381Produktinhibierung, 92Reaktionsgeschwindigkeit, 344Reaktorauslegung, 384relevante Teilschritte, 343Rohrbündelreaktoren, 385Thiele-Modul, 380Überlagerung von Transportvorgängen, 375Vollraumreaktor, 384Wärmetransport, äußerer, 371Wärmetransport, innerer, 373wichtige Größen, 345Wirbelschichtreaktoren, 417Zentrenbilanz, 89Zentrendichte, 345Zünd-/Lösch-Verhalten, 379, 382

Hinterland-Verhältnis, 460homogen katalysierte Reaktionen, 96

allgemeiner Katalysezyklus, 97Hydrierung eines Olefins, 98Komplexbildungskonstanten, 97metallorganische Katalysatoren, 96Mikrostrukturreaktoren, 471

homogene Fluidreaktionen, 84autokatalytische Reaktionen, 85Gesamtordnung, 84Lindemann-Hinshelwood-Mechanismus, 86Mikrostrukturreaktoren, 471Molekularität, 84Potenzansätze, 84Produktinhibierung, 85

Hordenreaktor, 283, 387direkte Kühlung, 388Gleichgewichtsreaktionen, 283, 409indirekte Zwischenkühlung, 284indirekter Kühlung, 387Kaltgaseinspritzung, 284

optimale Temperaturführung, 387Reaktionsführung, adiabate, 409

Iideale Reaktoren, 144

Kombination idealer Reaktoren, 219Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher

idealer, 147Rührkesselreaktor, halbkontinuierlicher

idealer, 193Rührkesselreaktor, idealer, 145Rührkesselreaktor, kontinuierlicher idealer,

168Strömungsrohrreaktor, idealer, 144, 201typische Konzentrationsverläufe, 215typische Temperaturverläufe, 216Vergleich idealer Reaktoren, 214

Instabilitäten, dynamische, 185oszillatorische Stabilität, 190Schwingungen, 189Stabilitätsbedingungen, 189Stabilitätskriterium, 185

Integration, grafische, 154, 159, 175Isomerisierung von n-Hexan, 77

KKapazität, 23, 30Katalysatoren, feste, 340

aktives Zentrum, 87, 341Alterungsvorgang, 342Katalysatorgifte, 342Porendurchmesser, 341Schalenkatalysatoren, 341spezifische Oberfläche, 340Trägerkatalysatoren, 341Vollkatalysatoren, 341

Katalysatorschüttung, 342Kennzahlen, dimensionslose, 545

Arrhenius-Zahl, 373, 381Bodenstein-Zahl, 252, 260, 473Damköhler-Zahl 1. Art, 260Damköhler-Zahl 2. Art, 348, 474, 481, 482Dimensionsanalyse, 547Dimensionsgleichung, 547Fourier-Zahl, 247, 473Grundgrößen, 546Hatta-Zahl, 447Hinterland-Verhältnis, 460Nusselt-Zahl, 117, 476

594 Sachverzeichnis

Péclet-Zahl, 255, 392, 473Prandtl-Zahl, 117Prater-Zahl, 381Reynolds-Zahl, 117, 256, 332Schmidt-Zahl, 256, 332Sherwood-Zahl, 332Stanton-Zahl, 184Taylorreihenentwicklung, 548�-Theorem von Buckingham, 546Thiele-Modul, 355, 380Weisz-Modul, 365

Kettenreaktionen, 105Kettenfortpflanzung, 105Kettenträger, 105Knallgasreaktion, 105Rice-Herzfeld-Mechanismus, 106

Kirchhoff’scher Satz, 55Knudsen-Diffusion

Knudsen-Diffusionskoeffizient, 370komplexe Reaktionen, 273

Beispiel, 323Folge- und Parallelreaktion, 322, 326Folgereaktionen, 299Gleichgewichtsreaktionen, 275mit mehr als zwei Teilreaktionen, 322Parallelreaktionen, 315Selektivitäts-Umsatzgrad-Diagramm, 274Stoff- und Energiebilanzen, 274

Konvektion (Wärme), 113erzwungene, 114freie, 113

LLeerrohrgeschwindigkeit, 337

MMakrokinetik, 82, 330

Filmtheorie, 330Kriteriengleichungen, 332Stoffdurchgang, 333Stoffdurchgangskoeffizient, 335Stoffübergang, 330Stoffübergangskoeffizient, 331Verlauf der Konzentration, 332, 334Zweifilmtheorie, 333

Makromoleküle, 497Häufigkeitsverteilung, 501Massenverteilung, 501mittlere Polymerisationsgrade, 502

Molmassen, 497Polydispersitätsindex, 502Polymerisationsgrad, 501Strukturprinzipien, 498Viskosität, 498

Makroporen, 341Mears-Kriterium, 352, 373, 481mehrphasige Reaktionen, 329

Emulsionspolymerisation, 538Fällungspolymerisation, 537Fluid-Fest-Reaktionen, 425Fluid-Fluid-Reaktionen, 441Grundlagen, 330heterogen katalysierte Reaktionen, 339Klassifizierung, 329Makrokinetik, 330Polymerisation, 535Reaktormodell, heterogenes, 336Reaktormodell, pseudohomogenes, 338Suspensions- oder Perlpolymerisation, 536

Mesoporen, 341Mikrokinetik, 82, 152

biokatalysierte Reaktionen, 99formalkinetische Ansätze, 83heterogen katalysierte Reaktionen, 87homogen katalysierte Reaktionen, 96homogene Fluidreaktionen, 84Kettenreaktionen, 105mechanistisch begründete Ansätze, 83Polyreaktionen, 506Zeitkonstante der Reaktion, 84

Mikroporen, 341Mikroreaktionstechnik, 469

Anderson-Kriterium, 485Begriffe und Definitionen, 469Beispiele, 492, 493Bodenstein-Zahl, 473Damköhler-Zahl 2. Art, 474, 481, 482Enthalpiebilanz, 475, 484, 490Fluiddynamik, 472, 488Fluid-Fluid-Reaktionen, 488Fourier-Zahl, 473Hagen-Poiseuille’sches Gesetz, 472heterogen katalysierte Fluidreaktionen, 480homogene und homogen katalysierte

Fluidreaktionen, 471Mears-Kriterium, 481Mikroeffekte, 470modifizierte Verweilzeit, 487

Sachverzeichnis 595

Nusselt-Zahl, 476Péclet-Zahl, 473Stoffbilanz, 472, 480, 488Wandkatalysator, 480Wärmeübergangskoeffizient, 476Weisz-Prater-Kriterium, 482Zeitkonstante, 470Zünd-/Lösch-Verhalten, 485

mikroskopische Reversibilität, 276Mikrostrukturreaktoren, 470, 491

Foto, 492, 493Labormaßstab, 491Mikroreaktionstechnik, 469

Miniplant-Technik, 3modifizierte Verweilzeit, 397, 487

NNernst’scher Verteilungskoeffizient, 334Nitril-Hydrolyse, 153, 158, 162, 165, 218Nullstellenbestimmung, 550

Bisektionsverfahren, 552Konvergenzkriterium, 553Konvergenzsicherheit, 550Newton-Formel, 551Newton-Verfahren, 550Regula-Falsi-Verfahren, 552Sekantenverfahren, 550Tangentenverfahren, 550

Nullstellenbestimmungsverfahren, 224Numbering-up, 2Nusselt-Zahl, 117, 476

PParallelreaktionen, 315

1,1-Parallelreaktion, 3152,1- bzw. 1,2-Parallelreaktion, 318Beispiele, 315Reaktionsführung, isotherme, 316, 317, 320Reaktionsführung, nicht-isotherme, 317,

318, 320Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher

idealer, 316, 319Rührkesselreaktor, kontinuierlicher idealer,

317, 321Selektivitäts-Umsatzgrad-Diagramm, 317,

320, 321Strömungsrohrreaktor, idealer, 316, 319

Parameterschätzung, 563Fehlerquadratsumme, 563

Gauß-Newton-Verfahren, 565Gradientenverfahren, 565Jacobi-Matrix, 565lineare Modelle, 563nichtlineare Modelle, 564Rastersuche, 564Zielfunktion, 563

Péclet-Zahl, 255, 392, 473axiale, 392Diagramm zur Berechnung, 393Festbettreaktoren, 257leere Strömungsrohre, 256Mikroreaktionstechnik, 473radiale, 392

PFTR, „plug flow tubular reactor“, 144Phasengrenzfläche, spezifische, 337Poisson-Verteilung, 245Polymerisation, 500

anionische Polymerisation, 510heterogene, 535kationische Polymerisation, 510lebende Polymerisation, 505Poisson-Verteilung, 511radikalische, 505Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher

idealer, 526Rührkesselreaktor, halbkontinuierlicher


530Schulz-Flory-Verteilungen, 509Strömungsrohrreaktor, idealer, 526übergangsmetallkatalysierte

Polymerisation, 510Polymerisationskinetik, 499, 506

Copolymerisation, 523Copolymerisationsgleichung, 523Gel- oder Trommsdorff-Effekt, 521Gleichgewichtsreaktionen, 508Kinetik der ioni-

schen/übergangsmetallkatalysiertenPolymerisation, 509

kinetische Kettenlänge, 517Langkettenhypothese, 515lebende Polymerisation, 510mittlerer Polymerisationsgrad, 517Quasistationaritätsbedingung, 515radikalischen Polymerisation, 514Stufenwachstumsreaktion, 506

596 Sachverzeichnis

übergangsmetallkatalysiertenPolymerisation, 513

Übertragungsreaktionen, 512Viskositätsabhängigkeit, 521Wachstumswahrscheinlichkeit, 513, 514

Polyreaktionen, 497Abbruchreaktionen, 505Disproportionierung, 505Disproportionierungsabbruch, 514Einfluss des Reaktortyps, 525Elementarreaktionen, 504Kombination, 505Kombinationsabbruch, 514mittlere kinetische Kettenlänge, 511Molmassenverteilung, 535Polyadditionen, 504Polykondensationen, 504Polymerisationswärmen, 500Stufenwachstumsreaktionen, 503Übertragungsreaktionen, 504, 517Wachstumswahrscheinlichkeit, 518

Porendiffusion, 353, 366Aktivierungsenergie, 366Arrhenius-Diagramm, 367Damköhler-Zahl 2. Art, 354, 355Diffusion, effektive, 367dimensionslose Stoffbilanz, 355effektive Reaktionsgeschwindigkeit, 358,

360, 364generalisierter Thiele-Modul, 361, 363, 364innerer Katalysatorwirkungsgrad, 358Konzentrationsverläufe in einem porösen,

plättchenförmigenKatalysatorpartikel, 357

kugelförmige Katalysatorpartikel, 361plättchenförmigen Katalysator, 353Porenwirkungsgrad, 358Qualitative Konzentrationsverläufe, 354Thiele-Modul, 355Weisz-Modul, 365Weisz-Prater-Kriterium, 366, 482Wicke-Kallenbach-Zelle, 371

Potenzansätze, 84Prandtl-Zahl, 117Prater-Zahl, 381Produktinhibierung, 85, 92Produktionshöhe, 2, 23, 26Pulsfunktion, 238

RRandwertproblem, 214, 557, 560

Finite-Differenzen-Methode, 557Finite-Differenzen-Verfahren, 560Finite-Elemente-Methode, 557Finite-Volumen-Methode, 557Systeme von Differentialgleichungen, 561

Raum-Zeit-Ausbeute, 24, 408Reaktionsanalyse, 4, 31

Mikrokinetik, 31, 82Stöchiometrie, 31, 32Thermodynamik, 31, 43

Reaktionsenthalpie, 55Gibbs-Helmholtz-Gleichung, 65

Reaktionsenthalpie, freie, 61chemisches Gleichgewicht, 62Gibbs-Helmholtz-Gleichung, 62

Reaktionsführung, adiabateFestbettreaktoren, 398, 406Hordenreaktor, 409Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher


177Strömungsrohrreaktor, idealer, 210

Reaktionsführung, isothermeFestbettreaktoren, 395Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher



Reaktionsführung, polytropeFestbettreaktoren, 412Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher



Reaktionsgeschwindigkeit, 15Definition, 15effektive Reaktionsgeschwindigkeit, 338,

348, 349, 358, 360, 364, 445, 449in der heterogenenen Katalye, 344

Reaktionslaufzahl, 14Reaktionsschema, 9, 11, 31, 32Reaktionssysteme, 9

chemische Verbindung, 9Edukte, 10

Sachverzeichnis 597

Hauptprodukte, 10ideale Systeme, 69Koppelprodukte, 10Nebenprodukte, 10Phasenbestand, 9, 10Produkte, 10Reaktionsbedingungen, 9Reaktionsschema, 9, 11reale Systeme, 78

Reaktionsvolumen, 13Reaktoren

Festbettreaktoren, 384Hordenreaktor, 387Mikrostrukturreaktoren, 470Rohrbündelreaktor, 201, 228Rohrbündelreaktoren, 385Rührkesselkaskade, 219Vollraumreaktor, 201, 384Wirbelschichtreaktoren, 417

Reaktormodell, heterogenes, 336eindimensionale Reaktormodellierung, 336zweidimensionale Reaktormodellierung,

337Reaktormodell, pseudohomogenes, 338

effektive Reaktionsgeschwindigkeit, 338Homogenisierungsansatz, 339Wirkungsgrad, 338

Reaktormodellierung, 127allgemeine Bilanzgleichung, 129Bilanzen für Stoff, Energie und Impuls, 127Bilanzierungssystematik, 128Bilanzraum, 128Energiebilanz, allgemeine, 138Grundlagen, 127Stoffbilanz, allgemeine, 129

reale Reaktoren, 233Bilanzierung, 259Bodenstein-Zahl, 260Damköhler-Zahl 1. Art, 260Dispersionsmodell, 259Segregation, 264Umsatzgrad für vollständige Segregation,

266Verweilzeitverhalten, 246Zellenmodell, 262

Reinigung von Abgasen, 36Reynolds-Zahl, 117, 256, 332Rohrbündelreaktor, 30, 201, 228, 229, 385

Einzelrohre, 30

Foto, 29Rohrboden, 29

Rührkesselkaskade, 219Grafische Bestimmung der Kesselzahl, 228Nullstellenbestimmungsverfahren, 224Prinzipskizze, 220Stoffbilanz, 220Stufenzugverfahren, 226Verweilzeitverhalten, 243

Rührkesselreaktor, diskontinuierlicher idealer,147

adiabate Temperaturerhöhung, 158Bilanzgleichungen, 151Enthalpiebilanz, 149Folgereaktionen, 300, 311Gleichgewichtsreaktionen, 276, 290Integration, grafische, 154, 159optimale Temperaturführung, 168Parallelreaktionen, 316, 319Polyreaktionen, 526Prinzipskizze, 147Reaktionsführung, polytrope, 164Stoffbilanz, 147Umsatzgrad-Zeitverläufe, 155Vergleich mit idealem

Strömungsrohrreaktor, 214Rührkesselreaktor, Foto, 27Rührkesselreaktor, halbkontinuierlicher idealer,

193Dosiergeschwindigkeit, 196Dosierkontrolle, 195Enthalpiebilanz, 194Folgereaktionen, 310Gleichgewichtsreaktionen, 290, 295Konzentrations-Zeit-Verläufe, 200Polyreaktionen, 533Prinzipskizze, 195Stoffbilanz, 194

Rührkesselreaktor, kontinuierlicher idealer,145, 168

adiabate Temperaturerhöhung, 178Bilanzgleichungen, 174Enthalpiebilanz, 171Folgereaktionen, 308, 313Gleichgewichtsreaktionen, 285, 294Instabilitäten, dynamische, 185Integration, grafische, 175Kaskade, 219Parallelreaktionen, 317, 321

598 Sachverzeichnis

Polyreaktionen, 530Prinzipskizze, 169Reaktionsführung, adiabate, 177Reaktionsführung, isotherme, 174Reaktionsführung, polytrope, 183Stoffbilanz, 169Umsatzgrad-Verweilzeit-Verlauf, 175, 176Vergleich mit idealem

Strömungsrohrreaktor, 216Verweilzeitverhalten, 242Zünd-/Lösch-Verhalten, 179

Runge-Kutta-Verfahren, 156

SScale-down, 4, 82Scale-up, 2, 82

externes Numbering-up, 2geometrisches, 2internes Numbering-up, 2Miniplant-Technik, 3

Schlüsselkomponenten, 34Schlüsselreaktionen, 37Schmidt-Zahl, 256, 332Segregation, 264

graphische Lösungsmethode, 266Mikrovermischung und Makrovermischung,

264teilweise Segregation, 264Umsatzgrad für vollständige Segregation,

266Verhältnis der notwendigen Verweilzeiten,

269vollständige Segregation, 264

Selektivität, 17Selektivitäts-Umsatzgrad-Diagramm, 274, 303,

309, 312–314, 317, 320, 321, 324–326Folge- und Parallelreaktion, 324–326Folgereaktionen, 303, 309, 312–314Parallelreaktionen, 317, 320, 321

Sherwood-Zahl, 332Simultangleichgewichte, 75Software, 566

Einsatzgebiete, 566kommerzielle Software, 568kostenfreie Software, 567

Sphärizität, 419Sprühturm, 460Sprungfunktion, 237Stabilitätskriterium, 181, 377

Standardzustand, 47Stanton-Zahl, 184Stöchiometrie, 32

Elementbilanz, 42Element-Spezies-Matrix, 34Nichtschlüsselkomponenten, 35Schlüsselkomponenten, 33, 34Schlüsselreaktionen, 33, 37stöchiometrische Koeffizienten, 11Zielsetzung, 32

stöchiometrische Koeffizienten, 11Stoffbilanz

Akkumulationsterm, 131Bilanzierungssystematik, 130differentielles Bilanzvolumen, 130Diffusionsterm, 132Konvektionsterm, 131Kugelkoordinaten, 137Reaktionsterm, 134vektorieller Schreibweise, 135Wortgleichung, 130Zylinderkoordinaten, 136

Stoffbilanz, allgemeine, 129Stoffdurchgang, 333Stoffdurchgangskoeffizient, 335Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit, 15,

287Stoffübergang, 330Stoffübergangskoeffizient, 331, 352

Festbettreaktor, 352Suspensionsrührkesselreaktor, 353Wirbelschichtreaktor, 353

Strömungsrohrreaktor, idealer, 201autothermen Prozess, 211Bilanzgleichungen, 208Enthalpiebilanz, 205Folgereaktionen, 300, 311Gleichgewichtsreaktionen, 276, 290Parallelreaktionen, 316, 319Parallelschaltung von

Strömungsrohrreaktoren, 228Polyreaktionen, 526Prinzipskizze, 201Reaktionsführung, adiabate, 210Reaktionsführung, isotherme, 210Reaktionsführung, polytrope, 210Rohrbündelreaktor, 228Stoffbilanz, 202

Sachverzeichnis 599

Vergleich mit diskontinuierlichem idealemRührkesselreaktor, 214

Vergleich mit kontinuierlichem idealemRührkesselreaktor, 216

Verweilzeitverhalten, 240Wärmeintegration, 210

Stufenzugverfahren, 226Suspensions- oder Perlpolymerisation, 536

TTabellenkalkulation, 164, 167, 311Tabellenkalkulationsprogramm, 298, 319Taylorreihenentwicklung, 132, 133, 140, 141,

204, 207, 372, 374Beispiel, 549Entwicklungspunkt, 549Taylor-Linearisierung, 549Taylorpolynom, 549Taylorreihe, 548

Thermodynamik, 43Bildungsenthalpie, molare, 47chemisches Potential, 61, 63Dehydrierung von Methylcyclohexan, 57dritter Hauptsatz, 66erster Hauptsatz, 44Fugazitätskoeffizient, 79Gleichgewichtskonstante, chemische, 63Reaktionsenthalpie, 55Reaktionsenthalpie, freie, 61Satz von Hess, 53Theorem der übereinstimmenden Zustände,

79Ulich’sche Näherungen, 56Verbrennungsenthalpie, molare, 52zweiter Hauptsatz, 59

Thiele-Modul, 355Thoenes-Kramers-Korrelation, 353turnover frequency, 345

UUlich’sche Näherungen, 56Umsatzgrad, 17

Vvan’t Hoff’sche Reaktionsisobare, 280Verbrennungsenthalpie, molare, 52

Bombenkalorimeter, 53Brennwert, 53Heizwert, 53

Vergleich idealer Reaktoren, 214

diskontinuierlicher Rührkesselreaktor undStrömungsrohrreaktor, 214

kontinuierlicher Rührkesselreaktor undStrömungsrohrreaktor, 216

typische Konzentrationsverläufe, 215typische Temperaturverläufe, 216Verhältnis der notwendigen Verweilzeiten,

217Verstärkungsfaktor, 452Verweilzeit

fluiddynamische Verweilzeit, 234individuelle Verweilzeit, 234modifizierte Verweilzeit, 397

VerweilzeitverhaltenDispersionsmodell, 250Fourier-Zahl, 247ideale Reaktoren, 240Rührkesselkaskade, 243Rührkesselreaktor, kontinuierlicher idealer,

242Rührkesselreaktor, kontinuierlicher realer,

246Stoßmarkierung, 238Strömungsrohrreaktor, idealer, 240Strömungsrohrreaktor, laminarer, 247Zellenmodell, 258

Verweilzeitverteilung, 233Experimentelle Ermittlung, 236Strömungsrohrreaktor, realer, 246Verdrängungsmarkierung, 237Verweilzeit-Summenfunktion, 234Verweilzeit-Verteilungsfunktion, 234

Vinylacetat, 20Vollraumreaktor, 201, 384

WWandkatalysator, 480Wärmeabfuhrgerade, 180, 182, 376Wärmedurchgang, 120

Wärmedurchgangskoeffizient, 120Wärmeerzeugungskurve, 180, 182, 377Wärmeintegration, 210Wärmeleitung, 112

Fourier’sches Gesetz, 112, 113Temperaturleitzahl, 113Wärmeleitfähigkeitskoeffizient, 112Wärmestromdichte, 112

Wärmestrahlung, 114Emissionsverhältnis, 115

600 Sachverzeichnis

schwarzer Strahler, 115Stefan-Boltzmann-Gesetz, 114Strahlungsaustausch, 115

Wärmetransport, äußerer, 371Arrhenius-Zahl, 373Mears-Kriterium, 373Temperaturverläufe, 372

Wärmetransport, innerer, 373Anderson-Kriterium, 375, 485Temperaturverläufe, 374

Wärmeübergang, 116laminar durchströmte Rohre, 118Nusselt-Zahl, 117Prandtl’sche Grenzschicht, 116Prandtl-Zahl, 117Reynolds-Zahl, 117turbulent durchströmte Rohre, 118Wärmeübergangskoeffizienten, 117

Wärmeübertrager, 122Gegenstromwärmeübertrager, 123Gleichstromwärmeübertrager, 123mittlere logarithmische

Temperaturdifferenz, 122Rekuperatoren, 122Wärmeübertragerleistung, 122

Wärmeübertragung, 111direkte, 111Grundlagen, 111indirekte, 111, 120Konvektion, 111Konvektion (Wärme), 113Leitung, 111Mechanismen, 112Strahlung, 111Wärmedurchgang, 120Wärmeleitung, 112Wärmestrahlung, 114Wärmeübergang, 116Wärmeübertrager, 122

Weisz-Modul, 365

Weisz-Prater-Kriterium, 366, 482Widerstandsbeiwert, 257Wirbelschichten, 418

blasenbildende Wirbelschicht, 419Eigenschaften von Wirbelschichten, 419homogene Wirbelschicht, 419Minimalfluidisationsgeschwindigkeit, 419Strömungszustände, 418

Wirbelschichtreaktoren, 417Blasenmodell, 420Mathematische Modellierung, 420Wirbelschichten, 418Zweiphasenmodelle, 421

Wirkstoffe, 25Wirkungsgrad, 338

äußerer Katalysatorwirkungsgrad, 348Filmwirkungsgrad, 347innerer Katalysatorwirkungsgrad, 358Katalysatorwirkungsgrad, 381Porenwirkungsgrad, 358

ZZeitkonstante, 84, 470

Zeitkonstante der Diffusion, 470Zeitkonstante der Reaktion, 84Zeitkonstante der Wärmeleitung, 470

Zellenmodell, 258, 262Zünd-/Lösch-Verhalten, 179, 181, 184, 289,

379, 382, 485heterogen katalysierte Reaktionen, 379, 382instabile Betriebspunkte, 181, 378, 382Rührkesselreaktor, kontinuierlicher idealer,

179stabile Betriebspunkte, 180, 378, 382, 486Stabilitätskriterium, 181, 377Stationaritätskriterium, 180, 377Wärmeabfuhrgerade, 180Wärmeerzeugungskurve, 180Zünd-Lösch-Hysterese, 182

Zweifilmtheorie, 333, 443Zwischenkornvolumen, 342

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Symbolverzeichnis - link.springer.com978-3-662-49268-0/1.pdf · Koordinatensystem analog für andere Koordinaten wie y, z, r oder') a i – Aktivität der Spezies A i in einer realen