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Strömungskanal mit veränderlichem Kreisquerschnitt als Modell für Zufallsschüttungen gleich großer Kugeln

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Rheologica Acta Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Es wird ein Strömungskanal mit in Fließrichtung veränderlichem Kreisquerschnitt vorgestellt, der als Modell für eine mittlere Kapillare in Zufallsschüttungen gleich großer Kugeln strömungsmechanisch untersucht wird. Die Berechnung der Kanalkontur basiert auf der Modellvorstellung, daß ein Kugelhaufwerk sich im Prinzip aus Elementarzellen geordneter Kugelpackungen zusammensetzen läßt.

Ein Vergleich der ermittelten Widerstandscharakteristikψ = f (Re) des Modellkanals für newtonsche und nicht-newtonsche Fluide mit dem Widerstandsverhalten in Kugelschüttungen zeigt, daß sich der untersuchte Kanal für den Bereich Re < 50 und Re > 1000 gut als Vergleichsmodell eignet, wohingegen im Bereich 50 < Re < 1000 systematische Abweichungen festzustellen sind.

Summary

This study deals with the flow behaviour in a channel of circular cross section with periodically varying diameter along the longitudinal axis.

The contour of this channel is calculated under the assumption that a randomly packed bed of spheres consists of unit cells of systematic packings of spheres. It is investigated, if such a tube can be considered as a model for pores in randomly packed beds. Therefore the experimental values of the friction factor as a function of the Reynolds number are compared with data of randomly packed beds for Newtonian as well as for non-Newtonian fluids.

The results show a good agreement of the friction factor curve in the model-channel and in porous media in the region ofN Re < 50 andN Re > 1000 whereas systematic deviations are observed in the region 50 <N Re < 1000.

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Abbreviations

A 0 i :

Anströmquerschnitte der Elementarzellen

A(z) :

Strömungsquerschnitt, abhängig von der Schüttbetthöhe

D :

Schergeschwindigkeit

d k :

Kugeldurchmesser

d p :

Poren-, Kanaldurchmesser

K :

experimentell zu ermittelnde Konstante

l ges :

Kanallänge

n :

experimentell zu ermittelnde Konstante

p′ = Δp/l :

Druckgradient in Hauptfließrichtungz

\(\dot V\) :

Volumenstrom

v 0 :

Anströmgeschwindigkeit

z :

Höhenkoordinate

ε :

Porosität

ε f :

Flächenlückengrad

η :

dynamische Visk osität

ρ :

Dichte

τ :

Schubspannung

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Authors and Affiliations

  1. Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik Abt. Chemietechnik, Universität Dortmund, Postfach 500500, D-4600, Dortmund 50, BRD

    P. Franzen

Authors
  1. P. Franzen
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Franzen, P. Strömungskanal mit veränderlichem Kreisquerschnitt als Modell für Zufallsschüttungen gleich großer Kugeln. Rheol Acta 16, 548–552 (1977). https://doi.org/10.1007/BF01525655

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01525655

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