Область турбулентности

Турбулентный режим — это состояние течения с неустойчивыми, насыщенными вихрями движениями. Скорость и давление колеблются локально и во времени. Возникают вихри различного размера.

Противоположностью турбулентному течению является ламинарное течение. Эту разницу наглядно можно объяснить на примере течения в трубе. Если жидкость медленно течёт через трубу, течение ламинарное. Если она течёт быстро, течение становится турбулентным. Этот переход описывается числом Рейнольдса. В течениях в трубах обычно турбулентный режим начинается примерно с Re > 4000.

Число Рейнольдса описывает соотношение инерционных сил к вязким силам в течении. Низкие значения числа Рейнольдса указывают на ламинарное течение. Высокие значения числа Рейнольдса указывают на турбулентное течение.

Re = ρ ⋅ u⋅ d​ / μ

• Re — число Рейнольдса (–), безразмерная величина
• ρ — плотность жидкости
• u — характерная скорость
• d — характерная длина или гидравлический диаметр
• μ — динамическая вязкость

Этот принцип можно мысленно перенести на течение в порошковых смесителях. Высокоскоростное вращение режущего ротора приводит к сильной завихренности частиц порошка и тем самым к состоянию, сходному с турбулентным. Медленное, малопылевое сдвиговое течение, возникающее вследствие спирали смесителя, напротив, соответствует упорядоченному, ламинарному механизму переноса.

В процессной технике турбулентность целенаправленно используют для интенсификации смешения, теплообмена и массообмена. В то же время упорядоченное сдвиговое течение может быть выгодным, чтобы минимизировать пылеобразование и разрушение частиц.