Strom optimieren
Der Begriff Stromlinienströmung beschreibt die laminare Strömung, da bei laminarer Strömung Wasserschichten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten übereinander fließen und sich praktisch nicht vermischen. Fluidteilchen bewegen sich auf bestimmten und beobachtbaren Wegen oder Stromlinien .
In der Fluiddynamik ist die laminare Strömung durch glatte oder regelmäßige Wege von Fluidpartikeln gekennzeichnet, im Gegensatz zur turbulenten Strömung, die durch die unregelmäßige Bewegung von Fluidpartikeln gekennzeichnet ist. Die Flüssigkeit fließt in parallelen Schichten (mit minimaler seitlicher Vermischung) ohne Unterbrechung zwischen den Schichten. Daher wird die laminare Strömung auch als stromlinienförmige oder viskose Strömung bezeichnet .
Wenn ein Fluid durch einen geschlossenen Kanal wie ein Rohr oder zwischen zwei flachen Platten fließt, kann abhängig von der Geschwindigkeit , der Viskosität des Fluids und der Größe des Rohrs eine von zwei Strömungsarten (laminare Strömung oder turbulente Strömung) auftreten . Laminare Strömung tritt tendenziell bei niedrigeren Geschwindigkeiten und hoher Viskosität auf . Andererseits tritt eine turbulente Strömung tendenziell bei höheren Geschwindigkeiten und niedriger Viskosität auf.
Da eine laminare Strömung nur in Fällen üblich ist, in denen der Strömungskanal relativ klein ist, sich das Fluid langsam bewegt und seine Viskosität relativ hoch ist, ist eine laminare Strömung in industriellen Prozessen nicht üblich. Die meisten industriellen Strömungen, insbesondere in der Nukleartechnik, sind turbulent. Trotzdem tritt eine laminare Strömung bei jeder Reynolds-Zahl in der Nähe fester Grenzen in einer dünnen Schicht direkt neben der Oberfläche auf. Diese Schicht wird üblicherweise als laminare Unterschicht bezeichnet und ist für die Wärmeübertragung sehr wichtig.
Trotz der geringen Dicke der laminaren Unterschicht (normalerweise viel weniger als 1 Prozent des Rohrdurchmessers), da dies die Strömung im Rest des Rohrs stark beeinflusst. Jegliche Unregelmäßigkeit oder Rauheit auf der Oberfläche stört diese Schicht und beeinträchtigt den Fluss erheblich. Daher ist im Gegensatz zur laminaren Strömung der Reibungsfaktor bei turbulenter Strömung eine starke Funktion der Oberflächenrauheit.
Laminare vs. turbulente Strömung
Laminare Strömung:
- Re <2000
- “niedrige” Geschwindigkeit
- Flüssigkeitsteilchen bewegen sich in geraden Linien
- Wasserschichten fließen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten praktisch ohne Vermischung zwischen den Schichten übereinander.
- Das Strömungsgeschwindigkeitsprofil für laminare Strömung in kreisförmigen Rohren ist parabolisch geformt, mit einer maximalen Strömung in der Rohrmitte und einer minimalen Strömung an den Rohrwänden.
- Die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit beträgt ungefähr die Hälfte der Maximalgeschwindigkeit.
- Eine einfache mathematische Analyse ist möglich.
- Selten in der Praxis in Wassersystemen .
Turbulente Strömung:
- Re> 4000
- ‘hohe Geschwindigkeit
- Die Strömung ist durch die unregelmäßige Bewegung von Flüssigkeitsteilchen gekennzeichnet.
- Die durchschnittliche Bewegung erfolgt in Strömungsrichtung
- Das Strömungsgeschwindigkeitsprofil für turbulente Strömungen ist über den Mittelabschnitt eines Rohrs ziemlich flach und fällt extrem nahe an den Wänden schnell ab.
- Die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit entspricht ungefähr der Geschwindigkeit in der Rohrmitte.
- Die mathematische Analyse ist sehr schwierig.
- Häufigste Art der Strömung .
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