www.wikidata.de-de.nina.az

Filmströmung Eine englisch film flow ist eine Strömung die mit einer freien Oberfläche etwa geradlinig ohne eingeschloss

Filmströmung

Eine Filmströmung (englisch film flow) ist eine Strömung, die mit einer freien Oberfläche etwa geradlinig ohne eingeschlossene unbenetzte Stellen entlang einer Körperkontur verläuft. Über die benetzte Breite des Flüssigkeitsfilms existiert meist ein Abschnitt mit annähernd konstanter Filmdicke.

Sind diese Bedingungen bei einer in sich geschlossenen Strömung mit freier Oberfläche nicht erfüllt, so spricht man von einer Rinnsalströmung, wobei eine geradlinig verlaufende Rinnsalströmung (mit rundlichem Strömungsquerschnitt) als Sonderfall einer Filmströmung angesehen werden kann. Filmströmungen sollten nicht mit Schleppströmungen zwischen festen Berandungen verwechselt werden.

Filmströmung tritt folglich auf bei guter Benetzbarkeit der Flüssigkeit auf dem jeweiligen Feststoff oder bei hohen Flüssigkeitsbelastungen, also insgesamt bei einer guten Benetzung der Flüssigkeit auf dem Substrat.

Einsatzgebiete Bearbeiten

Filmströmungen werden angewendet z. B.

Strömungsverhalten Bearbeiten

Turbulenz Bearbeiten

Der Grad der Turbulenz kann mithilfe der Reynolds-Zahl ausgedrückt werden. Wird die Gleichung aus der klassischen Rohrströmung hergeleitet, so wird die charakteristische Länge auf die Filmdicke übertragen. Somit ergibt sich:

Dabei stehen die Formelzeichen für folgende Größen:

Für den Übergang zwischen laminarer und turbulenter Filmströmung wird ein Reynolds-Zahlenbereich von angegeben. Ab Reynolds-Zahlen von gilt die Filmströmung als vollständig turbulent.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Gleichung für die Reynolds-Zahl aus der Gerinneströmung abzuleiten. Dabei entspricht aus der obigen Gleichung dem hydraulischen Durchmesser , der sich wie folgt berechnet:

Damit ergibt sich die Reynolds-Zahl:

Die kritischen Reynolds-Zahlenbereiche zur Beschreibung des Turbulenzverhaltens sind dementsprechend ebenfalls viermal so hoch. Konkret: für den Übergang zwischen laminarer und turbulenter Filmströmung wird ein Reynolds-Zahlenbereich von angegeben. Ab Reynolds-Zahlen von gilt die Filmströmung als vollständig turbulent.

Aufreißen Bearbeiten

Zur Berechnung der Kriterien des Aufreißens einer Filmströmung wurden verschiedene Ansätze entwickelt. Meist wird dazu die minimale Gesamtenergie der Strömung betrachtet. Ein weiteres Verfahren basiert auf dem Kräftegleichgewicht am stationären Aufreißpunkt des Flüssigkeitsfilms. El-Genk und Saber geben folgende Gleichung zur Ermittlung der minimalen Benetzungsrate an:

mit:

Die Formelzeichen stehen für folgende Größen:

  • – minimale Benetzungsrate (dimensionslos)
  • – minimale Filmdicke (dimensionslos)
  • – Kontaktwinkel im Gleichgewicht

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ P. Schmuki, M. Laso: On the stability of rivulet flow. Journal of Fluid Mechanics. 1990, 215, S. 125–143, doi:10.1017/S0022112090002580. S. 125 f.
  2. ↑ A. Doniec: Flow of a laminar liquid film down a vertical surface. Chemical Engineering Science. 1988, 43 (4), S. 847–854, doi:10.1016/0009-2509(88)80080-0. S. 847.
  3. A. Hoffmann: Untersuchung mehrphasiger Filmströmungen unter Verwendung einer Volume-Of-Fluid-ähnlichen Methode. S. 8.
  4. A. Hoffmann: Untersuchung mehrphasiger Filmströmungen unter Verwendung einer Volume-Of-Fluid-ähnlichen Methode. Dissertation. Technische Universität Berlin, 2010. S. 1 f. (PDF-Datei; 6,2 kB).
  5. M. S. El-Genk, H. H. Saber: Minimum thickness of a flowing down liquid film on a vertical surface. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001, 44 (15), S. 2809–2825, doi:10.1016/S0017-9310(00)00326-4. S. 2809.
  6. ↑ F. Al-Sibai: Experimentelle Untersuchung der Strömungscharakteristik und des Wärmeübergangs bei welligen Rieselfilmen. Dissertation. RWTH Aachen, 2005. S. 7 (PDF-Datei; 10,6 kB).
  7. M. S. El-Genk, H. H. Saber: Minimum thickness of a flowing down liquid film on a vertical surface. S. 2819.
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Eine Filmstromung englisch film flow ist eine Stromung die mit einer freien Oberflache etwa geradlinig ohne eingeschlossene unbenetzte Stellen entlang einer Korperkontur verlauft 1 Uber die benetzte Breite des Flussigkeitsfilms existiert meist ein Abschnitt mit annahernd konstanter Filmdicke 2 Sind diese Bedingungen bei einer in sich geschlossenen Stromung mit freier Oberflache nicht erfullt so spricht man von einer Rinnsalstromung wobei eine geradlinig verlaufende Rinnsalstromung mit rundlichem Stromungsquerschnitt als Sonderfall einer Filmstromung angesehen werden kann 1 Filmstromungen sollten nicht mit Schleppstromungen zwischen festen Berandungen verwechselt werden Filmstromung tritt folglich auf bei guter Benetzbarkeit der Flussigkeit auf dem jeweiligen Feststoff oder bei hohen Flussigkeitsbelastungen also insgesamt bei einer guten Benetzung der Flussigkeit auf dem Substrat 3 Inhaltsverzeichnis 1 Einsatzgebiete 2 Stromungsverhalten 2 1 Turbulenz 2 2 Aufreissen 3 EinzelnachweiseEinsatzgebiete BearbeitenFilmstromungen werden angewendet z B in Packungskolonnen bei der Destillation Absorption oder Kondensation 4 in Thermosiphonanlagen Kuhlturmen Warmeubertragern 5 und Verdampfern 2 Stromungsverhalten BearbeitenTurbulenz Bearbeiten Der Grad der Turbulenz kann mithilfe der Reynolds Zahl ausgedruckt werden Wird die Gleichung aus der klassischen Rohrstromung hergeleitet so wird die charakteristische Lange auf die Filmdicke ubertragen Somit ergibt sich R e 1 v d n V b n displaystyle mathit Re 1 frac v cdot d nu frac dot V b cdot nu nbsp Dabei stehen die Formelzeichen fur folgende Grossen v displaystyle v nbsp charakteristische Stromungsgeschwindigkeit des Fluids gegenuber dem Korper m s 1 d displaystyle d nbsp charakteristische Filmdicke des Fluids m n displaystyle nu nbsp charakteristische kinematische Viskositat des Fluids m2 s 1 V displaystyle dot V nbsp charakteristischer Volumenstrom des Fluids l s b displaystyle b nbsp charakteristische Filmbreite des Fluids m Fur den Ubergang zwischen laminarer und turbulenter Filmstromung wird ein Reynolds Zahlenbereich von R e 1 75 400 displaystyle mathit Re 1 75 dotsc 400 nbsp angegeben 6 Ab Reynolds Zahlen von R e 1 400 800 displaystyle mathit Re 1 400 dotsc 800 nbsp gilt die Filmstromung als vollstandig turbulent 6 Weiterhin besteht die Moglichkeit die Gleichung fur die Reynolds Zahl aus der Gerinnestromung abzuleiten Dabei entspricht d displaystyle d nbsp aus der obigen Gleichung dem hydraulischen Durchmesser d h displaystyle d h nbsp der sich wie folgt berechnet d h 4 A U 4 b d b 4 d displaystyle d h frac 4 cdot A U frac 4 cdot b cdot d b 4 cdot d nbsp Damit ergibt sich die Reynolds Zahl R e 2 4 v d n 4 R e 1 displaystyle mathit Re 2 frac 4 cdot v cdot d nu 4 cdot mathit Re 1 nbsp Die kritischen Reynolds Zahlenbereiche zur Beschreibung des Turbulenzverhaltens sind dementsprechend ebenfalls viermal so hoch Konkret fur den Ubergang zwischen laminarer und turbulenter Filmstromung wird ein Reynolds Zahlenbereich von R e 2 300 1600 displaystyle mathit Re 2 300 dotsc 1600 nbsp angegeben Ab Reynolds Zahlen von R e 2 1600 3200 displaystyle mathit Re 2 1600 dotsc 3200 nbsp gilt die Filmstromung als vollstandig turbulent Aufreissen Bearbeiten Zur Berechnung der Kriterien des Aufreissens einer Filmstromung wurden verschiedene Ansatze entwickelt Meist wird dazu die minimale Gesamtenergie der Stromung betrachtet Ein weiteres Verfahren basiert auf dem Kraftegleichgewicht am stationaren Aufreisspunkt des Flussigkeitsfilms 1 El Genk und Saber geben folgende Gleichung zur Ermittlung der minimalen Benetzungsrate an 7 G m i n 0 67 D m i n 2 93 0 26 D m i n 9 51 displaystyle Gamma mathrm min 0 67 Delta mathrm min 2 93 0 26 Delta mathrm min 9 51 nbsp mit D m i n 1 cos 8 0 0 22 displaystyle Delta mathrm min 1 cos theta 0 0 22 nbsp Die Formelzeichen stehen fur folgende Grossen G m i n displaystyle Gamma mathrm min nbsp minimale Benetzungsrate dimensionslos D m i n displaystyle Delta mathrm min nbsp minimale Filmdicke dimensionslos 8 0 displaystyle theta 0 nbsp Kontaktwinkel im GleichgewichtEinzelnachweise Bearbeiten a b c P Schmuki M Laso On the stability of rivulet flow Journal of Fluid Mechanics 1990 215 S 125 143 doi 10 1017 S0022112090002580 S 125 f a b A Doniec Flow of a laminar liquid film down a vertical surface Chemical Engineering Science 1988 43 4 S 847 854 doi 10 1016 0009 2509 88 80080 0 S 847 A Hoffmann Untersuchung mehrphasiger Filmstromungen unter Verwendung einer Volume Of Fluid ahnlichen Methode S 8 A Hoffmann Untersuchung mehrphasiger Filmstromungen unter Verwendung einer Volume Of Fluid ahnlichen Methode Dissertation Technische Universitat Berlin 2010 S 1 f PDF Datei 6 2 kB M S El Genk H H Saber Minimum thickness of a flowing down liquid film on a vertical surface International Journal of Heat and Mass Transfer 2001 44 15 S 2809 2825 doi 10 1016 S0017 9310 00 00326 4 S 2809 a b F Al Sibai Experimentelle Untersuchung der Stromungscharakteristik und des Warmeubergangs bei welligen Rieselfilmen Dissertation RWTH Aachen 2005 S 7 PDF Datei 10 6 kB M S El Genk H H Saber Minimum thickness of a flowing down liquid film on a vertical surface S 2819 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Filmstromung amp oldid 229068040