zona di turbolenza
La zona di turbolenza è una condizione di flusso caratterizzata da movimenti instabili e ricchi di vortici. La velocità e la pressione variano a livello locale e nel tempo. Si formano vortici di diverse dimensioni.
Il contrario del flusso turbolento è il flusso laminare. Questa differenza può essere spiegata chiaramente prendendo come esempio il flusso in un tubo. Se un liquido scorre lentamente attraverso un tubo, il flusso è laminare. Se scorre velocemente, il flusso diventa turbolento. Questa transizione è descritta dal numero di Reynolds. Nei flussi in tubo, si considera tipicamente che il regime turbolento inizi a partire da un valore di Re > 4000 circa.
Il numero di Reynolds descrive il rapporto tra le forze di inerzia e le forze viscose in un flusso. I numeri di Reynolds bassi indicano un flusso laminare. I numeri di Reynolds elevati indicano un flusso turbolento.
Re = ρ ⋅ u⋅ d / μ
- Re è il numero di Reynolds (–), adimensionale
- ρ è la densità del liquido
- u è la velocità caratteristica
- d è la lunghezza caratteristica o il diametro idraulico
- μ è la viscosità dinamica
Questo fenomeno può essere applicato concettualmente al flusso all'interno dei miscelatori di polveri. La rotazione ad alta velocità del rotore di taglio provoca un forte vortice delle particelle di polvere, creando così una condizione simile alla turbolenza. Il flusso di spinta lento e a bassa emissione di polvere, generato dalla spirale del miscelatore, corrisponde invece a un meccanismo di trasporto ordinato e laminare.
Nell'ingegneria dei processi, la turbolenza viene utilizzata in modo mirato per intensificare la miscelazione, il trasferimento di calore e il trasporto di massa. Allo stesso tempo, un flusso laminare può rivelarsi vantaggioso per ridurre al minimo la formazione di polvere e la disgregazione delle particelle.