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Stoffbilanzen und Systemanalysen

Stoffbilanzen und Systemanalysen. Stoffbilanzen sind ein wichtiges Werkzeug in der Siedlungswasserwirtschaft. Sie helfen uns das Verhalten von Systemen zu analysieren Ziel: Verstehen des Werkzeuges und auf einfache Fälle anwenden können. Vereinigungsschacht. Q zu. Q oben. Q unten.

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Stoffbilanzen und Systemanalysen

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Presentation Transcript

  1. Stoffbilanzen und Systemanalysen • Stoffbilanzen sind ein wichtiges Werkzeug in der Siedlungswasserwirtschaft. Sie helfen uns das Verhalten von Systemen zu analysieren • Ziel: Verstehen des Werkzeuges und auf einfache Fälle anwenden können

  2. Vereinigungsschacht Qzu Qoben Qunten Bekannt: Qoben, QzuGesucht: Qunten

  3. Vereinigungsschacht Grundriss Längsschnitt Hager, Abwasserhydraulik 1994

  4. Q3 Q1 Q5 Qtot Q4 Q2 Wasserverteilnetz

  5. Q3 Q1 Q5 Qtot Q4 Q2 Wasserverteilnetz System 1

  6. Kanalnetz Qab

  7. Systemabgrenzung • System º abgegrenzter Teil der Welt • Systemgrenzen werden so gewählt, dass die gestellte Frage möglichst einfach beantwortet werden kann.

  8. Ein einfaches System Zufluss Qzu, Czu System Volumen V Konzentration C Produktionsrate r Abfluss Qab, Cab Die Bilanzgleichung Speicherung = Zufluss - Abfluss + Produktion - Verbrauch

  9. Speicherung Die Bilanzgleichung

  10. Ideale Reaktoren • Reaktoren sind Systeme in denen Prozesse (Reaktionen) ablaufen, die uns interessieren • Ideale Reaktoren sind mathematisch exakt definierte Systeme • Ideale Reaktoren werden stellvertretend für reale, gebaute Reaktorenanalysiert

  11. Der ChargenreaktorDer Batchreaktor

  12. Desinfektion: Chargenreaktor Für k = 0.05 min-1 und C/C0 = 10-6 wird t = 5 h

  13. Zufluss Q Czu Abfluss Q Cab Der Rührkessel C Zufluss Czu Reaktor C Abfluss Cab Ort

  14. Zufluss Q Czu Abfluss Q Cab Desinfektion: Rührkessel Mit k = 0.05 min-1 und C/Czu = 10-6 wird V/Q = 36 a

  15. Abfluss Zufluss Q Czu Q Cab C Czu Cab Hauptfliessrichtung Der Röhrenreaktor

  16. Abfluss Zufluss Q Czu Q Cab C Czu Cab Hauptfliessrichtung z Desinfektion: Röhrenreaktor Mit k = 0.05 min-1 und Cab/Czu = 10-6 wird V/Q = 5 h

  17. Die Bilanzgleichung Die Spezialfälle • Kein Transport • Keine Reaktion • Keine Speicherung, der stationäre Zustand • Erhaltungssätze: Umwandlung muss nicht betrachtet werden

  18. Der römische Brunnen Aufsteigt der Strahl, und fallend giesst Er voll der Marmorschale Rund. Die, sich verschleiernd überfliesst In einer zweiten Schale Grund; Die zweite gibt, sie wird zu reich, Der dritten wallend ihre Flut. Und jede nimmt und gibt zugleich Und strömt und ruht. C.F. Meyer, 1825 - 1898

  19. Vereinigungsschacht Qzu Czu Qoben Coben Qunten Cunten Bekannt: Qoben, QzuGesucht: Qunten Coben, Czu Cunten

  20. Schacht mit Wassersprung O2 Q CO2 Cunten Coben

  21. Erhaltungssatz Zufluss Abfluss NO3--N NO3--N Ntot NH4+-N NH4+-N org. N org. N

  22. Systemgrenze Qab Qzu Nitrifikation QÜS QR

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