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Laminare und turbulente Strömungen in der Rührtechnik
In der Rührtechnik unterscheidet man grundsätzlich zwischen zwei Strömungsarten, die den Mischprozess maßgeblich beeinflussen: laminare und turbulente Strömungen. Welche Strömungsart vorliegt, hat entscheidenden Einfluss auf Durchmischung, Energieeintrag, Wärmeverteilung und Produktschonung.
Was sind laminare Strömungen?
Bei einer laminaren Strömung bewegt sich das Medium in geordneten Schichten, die nahezu ohne Vermischung aneinander vorbeigleiten. Die Bewegung erfolgt gleichmäßig und ruhig. Laminare Strömungen treten vor allem bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten sowie bei hochviskosen Medien auf.
Typisch für laminare Strömungen ist ein vergleichsweise geringer innerer Austausch innerhalb des Mediums. Dadurch erfolgt die Durchmischung langsamer, gleichzeitig wirken jedoch deutlich geringere Scherkräfte auf das Produkt.
Beispiele für laminare Strömungen sind unter anderem:
- der Blutfluss in feinen Blutgefäßen
- die Bewegung von Grundwasser
- das langsame Fließen hochviskoser Medien
Was sind turbulente Strömungen?
Mit steigender Strömungsgeschwindigkeit entstehen zunehmend unregelmäßige Verwirbelungen innerhalb des Mediums. Die zuvor geordnete Schichtstruktur löst sich auf und die Flüssigkeit bewegt sich chaotisch in alle Richtungen. Man spricht von einer turbulenten Strömung.
Turbulente Strömungen sorgen für einen intensiven Stoff- und Wärmeaustausch und ermöglichen eine effektive Durchmischung. In der Rührtechnik wird dieser Effekt häufig durch Einbauten im Behälter unterstützt, beispielsweise durch sogenannte Strombrecher.
Typische Beispiele für turbulente Strömungen sind:
- Milch, die in Kaffee eingegossen wird
- Wirbel und Strudel in Flüssen
- schnell gerührte niedrigviskose Flüssigkeiten
