Ein systemtechnischer Ansatz zur Modellierung von Hydraulik, Stofftransport und reaktionskinetischen Prozessen in Kläranlagen:
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| Published: |
Hannover
Inst. für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen
1995
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43 |
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UND ELEKTRONISCHES RECHNEN IM BAUWESEN DER UNIVERSITAET HANNOVER BERICHT
NR. 43/1995 -TERSENSFRASSE 13 D-642S7 D3R.71PFC.RIF 061517163659
06151/163758 THOMAS BLASE EIN SYSTEMTECHNISCHER ANSATZ ZUR MODELLIERUNG
VON HYDRAULIK, STOFFTRANSPORT UND REAKTIONSKINETISCHEN PROZESSEN IN
KLAERANLAGEN INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 11 2 SIMULATIONSMODELLE IN
DER KLAERWERKSTECHNIK 13 2.1 SYSTEMTECHNISCHE BEGRIFFDEFINITIONEN 13 2.2
KLASSIFIZIERUNG DER EXISTIERENDEN MODELLE 15 2.3 MODELLUEBERSICHT 16
2.3.1 HYDRAULIKMODELLE FUER DAS GESAMTSYSTEM 16 2.3.2 HYDRAULIKMODELLE
FUER EINZELNE REAKTOREN 17 2.3.3 MODELLE, DIE REAKTIONSKINETISCHE
PROZESSE ABBILDEN 18 3 HYDRAULIKMODELL 20 3.1 BESCHREIBUNG DES REALEN
SYSTEMS 22 3.1.1 BESCHREIBUNG DES ABWASSERS 22 3.1.2 REAKTOREN 22 3.1.3
VERBINDUNGSBAUWERKE 24 3.1.4 STEUER- UND REGELORGANE 25 3.2 ANNAHMEN FUER
DAS HYDRAULIKMODELL 26 3.3 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DER ELEMENTE 28
3.3.1 GERINNE 30 1 2 - INHALTSVERZEICHNIS 3.4 ZUSAMMENBAU DER ELEMENTE
ZU EINEM VERNETZTEN SYSTEM 35 3.4.1 ALLGEMEINES 35 3.4.2 DIE
KNOTENANALYSE 36 3.4.3 DIE MASCHENANALYSE 38 3.4.4 DIE SPARSE TABLEAU
ANALYSE 39 3.4.5 DIE MODIFIZIERTE KNOTENANALYSE 39 3.4.6 WAHL EINES
VERFAHRENS 40 3.5 VERFAHREN ZUR LOESUNG DES NICHTLINEAREN
GLEICHUNGSSYSTEMS 42 3.5.1 ALLGEMEINES 42 3.5.2 DAS EINBETTUNGSVERFAHREN
42 3.5.3 WAHL EINER EINBETTUNG 43 3.5.4 STEUERUNG DES
EINBETTUNGSPARAMETERS 45 3.5.5 AUFBAU DES GLEICHUNGSSYSTEMS 46 3.5.6
STARTZUSTAND FUER DIE BERECHNUNG 47 3.6 BEISPIEL FUER EINBETTUNGSSTRATEGIE
48 3.7 BEISPIEL KLAERANLAGE HILDESHEIM 49 3.8 BEISPIEL FUER DIE BERECHNUNG
EINES MAXIMALDURCHFLUSSES 53 4 TRANSPORTMODELL 58 4.1 PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG VON TRANSPORTPROZESSEN 58 4.1.1 GRUNDLAGEN 58
INHALTSVERZEICHNIS 3 4.1.2 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DER GRUNDLEGENDEN
TRANSPORTPROZESSE 59 4.1.3 NICHTKONSERVATIVER TRANSPORT 60 4.2 DAS
VERFAHREN DER BIOLOGISCHEN ABWASSERREINIGUNG 60 4.2.1
ABWASSERZUSAMMENSETZUNG 60 4.2.2 DAS GRUNDSCHEMA DES BELEBUNGSVERFAHRENS
62 4.2.3 DIE WICHTIGSTEN ABBAUPROZESSE BEI DER BIOLOGISCHEN
ABWASSERREINI- GUNG 65 4.3 TRANSPORTPROZESSE IN VERSCHIEDENEN
REAKTORTYPEN 71 4.3.1 BELEBUNGSBECKEN 71 4.3.2 BELUEFTUNGSEINRICHTUNGEN
72 4.3.3 ABSETZBECKEN 77 4.4 STEUERUNGEN UND REGELUNGEN IN KLAERANLAGEN
80 5 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG BIOCHEMISCHER PROZESSE 89 5.1 GRUNDLAGEN
89 5.2 DAS IAWPRC-MODELL NO. 1 94 6 DAS TRANSPORTMODELL SISTKA 97 6.1
ELEMENTE UND ANNAHMEN FUER DAS TRANSPORTMODELL 97 6.2 KOPPELUNG VON
HYDRAULIK, TRANSPORT UND REAKTIONSKINETIK 98 6.3 DAS 0-D - ELEMENT
(RUEHRKESSEL) 100 6.4 DAS 1-D - ELEMENT (ROHRREAKTOR) 101 4
INHALTSVERZEICHNIS 6.4.1 HERLEITUNG DES FDM-VERFAHRENS VON
RATKE-MEISSNER 104 6.5 ABZWEIG- UND VEREINIGUNGSELEMENTE 107 6.6
BELUEFTERELEMENT 108 6.7 REGELUNG 110 6.7.1 RUECKLAUFSCHLAMMREGELUNG 111
6.7.2 BELUEFTERREGELUNG 111 6.8 LOESUNG DER REAKTIONSKINETISCHEN TERME 112
7 SOFTWAREKONZEPT 115 7.1 WAHL DER PROGRAMMIERSPRACHE 115 7.2
DATENSCHNITTSTELLEN 116 7.3 AUFBAU DES RECHENKERNS 118 7.3.1 UEBERSICHT
UEBER DIE VERWENDETEN MODULE 119 7.4 HARDWARE 120 8 BEISPIELRECHNUNGEN
121 8.1 KLAERANLAGE HILDESHEIM 121 8.1.1 SIMULATIONSLAUF VOM 20.11.1988
124 8.1.2 SIMULATIONSLAUF VOM 20.11.1988 MIT KONSTANTEM RECYCLE 129
8.1.3 SIMULATIONSLAUF VOM 20.11.1988 MIT VERSETZTEM ROTOR 130 8.2
VERSUCHSKLAERANLAGE HANNOVER GUEMMERWALD 131 8.2.1 BESCHREIBUNG DER ANLAGE
131 8.2.2 SIMULATIONSLAUF VOM 16.8.93 131 INHALTSVERZEICHNIS 5 9
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 135 10 LITERATURVERZEICHNIS 137 A
HERLEITUNG DER ELEMENTGLEICHUNGEN FUER DAS HYDRAULIKMODELL 149 A.L ZUFIUSS
149 A.2 ROHR 149 A.3 QUERSCHNITTSUEBERGANG 150 A.4 WEHRUEBERFALL 150 A.5
PUMPEN 152 A.6 ABZWEIGELEMENT 153 A.7 VEREINIGUNGSELEMENT 154 A.8 ABFLUSS
MIT H-RANDBEDINGUNG 155 B PROGRAMMABLAUFPLAENE 156 C EINGABEDATEN DER
RECHENBEISPIELE 158 C.L KLAERANLAGE HILDESHEIM 158 C.L.L EINGABEDATEN FUER
HYDRAULIK 158 C.L.2 EINGABEDATEN FUER TRANSPORTBERECHNUNGEN 160 C.2
KLAERANLAGE GUEMMERWALD 163 C.2.1 EINGABEDATEN FUER HYDRAULIK 163 C.2.2
EINGABEDATEN FUER TRANSPORTBERECHNUNGEN 164
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