Turbulenzbereich

Der Turbulenzbereich ist ein Strömungszustand mit instabilen, wirbelreichen Bewegungen. Geschwindigkeit und Druck schwanken lokal und zeitlich. Es entstehen Wirbel unterschiedlicher Größe.

Der Gegensatz zur turbulenten Strömung ist die laminare Strömung. Dieser Unterschied lässt sich anschaulich an einer Rohrströmung erklären. Fließt eine Flüssigkeit langsam durch ein Rohr, ist die Strömung laminar. Fließt sie schnell, wird die Strömung turbulent. Dieser Übergang wird mit der Reynolds-Zahl beschrieben. In Rohrströmungen gilt typischerweise ein Turbulenzbereich ab etwa Re > 4000.

Die Reynolds-Zahl beschreibt das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften in einer Strömung. Niedrige Reynolds-Zahlen weisen auf eine laminare Strömung hin. Hohe Reynolds-Zahlen weisen auf eine turbulente Strömung hin.

Re = ρ ⋅ u⋅ d​ / μ

• Re ist die Reynolds-Zahl (–), dimensionslos
• ρ ist die Dichte der Flüssigkeit
• u ist die charakteristische Geschwindigkeit
• d ist die charakteristische Länge oder der hydraulische Durchmesser
• μ ist die dynamische Viskosität

Dieser Sachverhalt lässt sich gedanklich auf die Strömung in Pulvermischern übertragen. Eine hochtourige Rotation des Schneidrotors führt zu einer starken Verwirbelung der Pulverpartikel und damit zu einem turbulenzähnlichen Zustand. Die langsame, staubarme Schubströmung, die aus der Mischwerkwendel resultiert, entspricht dagegen einem geordneten, laminaren Transportmechanismus.

In der Verfahrenstechnik wird Turbulenz gezielt genutzt, um Mischen, Wärmeübertragung und Stofftransport zu intensivieren. Gleichzeitig kann eine geordnete Schubströmung vorteilhaft sein, um Staubentwicklung und Partikelzerstörung zu minimieren.