obszar turbulencji
Zakres turbulencji to stan przepływu z niestabilnymi, bogatymi w wiry ruchami. Prędkość i ciśnienie wahają się lokalnie i w czasie. Powstają wiry o różnej wielkości.
Przeciwieństwem przepływu turbulentnego jest przepływ laminarny. Różnicę tę można obrazowo wyjaśnić na przykładzie przepływu w rurze. Gdy ciecz płynie powoli przez rurę, przepływ jest laminarny. Gdy płynie szybko, przepływ staje się turbulentny. To przejście opisuje liczba Reynoldsa. W przepływach rurowych zakres turbulencji typowo występuje od około Re > 4000.
Liczba Reynoldsa opisuje stosunek sił bezwładności do sił lepkościowych w przepływie. Niskie liczby Reynoldsa wskazują na przepływ laminarny. Wysokie liczby Reynoldsa wskazują na przepływ turbulentny.
Re = ρ ⋅ u⋅ d / μ
- Re to liczba Reynoldsa (–), bezwymiarowa
- ρ to gęstość cieczy
- u to prędkość charakterystyczna
- d to długość charakterystyczna lub średnica hydrauliczna
- μ to lepkość dynamiczna
Ten stan rzeczy można przenieść myślowo na przepływ w mieszalnikach do proszków. Szybkoobrotowe obracanie się wirnika tnącego prowadzi do silnego zawirowania cząstek proszku, a tym samym do stanu zbliżonego do turbulencji. Natomiast powolny, mało pylący przepływ ścinający, wynikający ze ślimaka mieszającego, odpowiada uporządkowanemu, laminarnemu mechanizmowi transportu.
W inżynierii procesowej turbulencję wykorzystuje się celowo, aby zintensyfikować mieszanie, wymianę ciepła i transport masy. Jednocześnie uporządkowany przepływ ścinający może być korzystny, aby zminimalizować pylenie i niszczenie cząstek.