Kenntnisse der Auslegung und Simulation von Chemiereaktoren sind die Voraussetzung für den optimalen technischen und wirtschaftlichen Betrieb von chemischen Prozessen. In der neuen Auflage von 'Chemiereaktoren' gibt Jens Hagen einen bewährten und verständlichen Einstieg in das komplexe Thema und vermittelt die Grundlagen der Reaktionstechnik. Alle erforderlichen Auslegungsgleichungen auf Basis der Stoff-, Wärme- und Impulsbilanz unter Berücksichtigung von Stöchiometrie und Kinetik der Reaktionen werden abgeleitet und erläutert. Jedes Kapitel enthält vollständig durchgerechnete Beispiele und Übungsaufgaben mit kommentierten Lösungen. Um einen Einstieg in die Modellierung und Simulation von Chemiereaktoren zu geben, nutzt Jens Hagen das Softwarepaket POLYMATH, das das Finden von numerischen Problemlösungen leicht nachvollziehbar und mit geringem Aufwand erlaubt. Zielgerichtet wird die Modellierung von Problemstellungen geübt und es werden verständliche Lösungswege aufgezeigt, um Probleme aus der Praxis zu lösen. In der zweiten Auflage wurde das Buch um die Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung und von partiellen Differenzialgleichungen erweitert, um komplexere Fragestellungen des Stoff- und Wärmeaustauschs lösen zu können. Zusätzlich wurden viele neue Beispiele und Simulationen aufgenommen, die reale Probleme in der Reaktionstechnik widerspiegeln und eine Übertragung der Beispiele in die Praxis erleichtern.

1;Cover;1 2;Titelseite;5 3;Impressum;6 4;Inhaltsverzeichnis;7 5;Vorwort zur 2. Auflage;11 6;Vorwort zur 1. Auflage;13 7;Formelzeichen und Abkürzungen;15 8;1 Einführung;21 8.1;1.1 Die Aufgaben der Chemischen Reaktionstechnik;21 8.2;1.2 Wirtschaftliche Prozessführung;24 8.3;1.3 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;26 9;2 Chemiereaktoren im Überblick;27 9.1;2.1 Betriebsweise und Grundtypen von Chemiereaktoren;27 9.2;2.2 Beurteilungsgrößen für Chemiereaktoren;31 9.3;2.3 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;37 9.4;Lösungen zu den Übungsaufgaben;37 10;3 Physikalisch-chemische Aspekte der Reaktionstechnik;39 10.1;3.1 Umsatz und Stöchiometrie;39 10.2;3.2 Das chemische Gleichgewicht;43 10.3;3.3 Reaktionskinetische Gleichungen;44 10.4;3.4 Aufstellen der Stoffbilanz;48 10.5;3.5 Aufstellen der Wärmebilanz;50 10.6;3.6 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;51 10.7;Lösungen zu den Übungsaufgaben;52 11;4 Grundlagen der Reaktormodellierung und -simulation;53 11.1;4.1 Mathematische Modelle;53 11.2;4.2 Simulation;56 11.3;4.3 Numerische Differenziation;57 11.4;4.4 Lösung von partiellen Differenzialgleichungen;59 11.5;4.5 Lösung von Differenzialgleichungen 2. Ordnung;59 11.6;4.6 Lösung eines Systems von nichtlinearen Gleichungen;63 11.7;4.7 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;68 11.8;Lösungen zu den Übungsaufgaben;69 12;5 Ideale, isotherm betriebene Reaktoren;73 12.1;5.1 Der diskontinuierlich betriebene Rührkessel;73 12.2;5.2 Der kontinuierlich betriebene Rührkessel;88 12.2.1;5.2.1 Das Anfahrverhalten eines kontinuierlich betriebenen Rührkessels;89 12.3;5.3 Das Strömungsrohr;98 12.4;5.4 Reaktoren mit Kreislaufführung;109 12.4.1;5.4.1 Der Kreislauf- oder Schlaufenreaktor;109 12.4.2;5.4.2 Reaktor mit Trennstufe und Rückführung;116 12.5;5.5 Halbkontinuierlich betriebene Reaktoren;121 12.6;5.6 Reaktorkombinationen;129 12.6.1;5.6.1 Die Rührkesselkaskade;130 12.6.2;5.6.2 Reihenschaltung von Rührkessel und Strömungsrohr;139 12.6.3;5.6.3 Reihen- und Parallelschaltung von Strömungsrohren;141 12.7;5.7 Leistungsvergleich der Idealreaktoren;142 12.8;5.8 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;150 12.9;Lösungen zu den Übungsaufgaben;151 13;6 Messung und Auswertung kinetischer Daten für den Reaktorbetrieb;165 13.1;6.1 Rückvermischungseffekt bei einfachen Reaktionen;165 13.2;6.2 Reaktordesign für komplexe Reaktionen;173 13.2.1;6.2.1 Parallelreaktionen;174 13.2.2;6.2.2 Folgereaktionen;176 13.2.3;6.2.3 Komplexe Serienreaktionen;179 13.2.4;6.2.4 Vergleichende Betrachtung von komplexen Reaktionen;181 13.3;6.3 Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen;189 13.4;6.4 Analyse kinetischer Daten mittels Regression;202 13.5;6.5 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;213 13.6;Lösungen zu den Übungsaufgaben;214 14;7 Nichtideale Reaktoren und Reaktormodelle;221 14.1;7.1 Verweilzeitspektrum;221 14.2;7.2 Verweilzeitsummenfunktion und mittlere Verweilzeit;224 14.3;7.3 Experimentelle Ermittlung der Verweilzeitkurven;227 14.4;7.4 Verweilzeitverteilung und Umsatz in Realreaktoren;229 14.5;7.5 Modellbetrachtungen;235 14.5.1;7.5.1 Diffusions- und Kaskadenmodell;236 14.5.2;7.5.2 Zwei-Parameter-Modell: Rührreaktor mit Totzone und Kurzschlussströmung;246 14.5.3;7.5.3 Rührreaktor mit Kurzschlussströmung und schlecht durchmischter Zone;250 14.6;7.6 Einfluss der Vermischung auf den Umsatz;254 14.6.1;7.6.1 Segregation;254 14.6.2;7.6.2 Zeitpunkt der Vermischung;259 14.7;7.7 Der laminar durchströmte Rohrreaktor;261 14.8;7.8 Isothermes Strömungsrohr mit axialer Dispersion;264 14.9;7.9 Simulation von Realreaktoren;268 14.10;7.10 Literatur zu Beispielen, Übungen und weiterführende160` Literatur;273 14.11;Lösungen zu den Übungsaufgaben;274 15;8 Reaktorauslegung unter Berücksichtigung des Wärmetransports;277 15.1;8.1 Lenkung des Temperaturverlaufs in Reaktoren;277 15.2;8.2 Wärmeumsatz in Reaktoren;279 15.3;8.3 Wärmetechnische Aus