湍流区
湍流区域是一种具有不稳定、富含涡旋的流动状态。速度和压力在局部与时间上都会波动。会产生不同尺度的涡旋。
与湍流相对的是层流。这个差异可以通过管内流动形象地说明。液体缓慢通过管道时为层流;流速较高时,流动变为湍流。该转变由雷诺数描述。在管内流动中,通常当 Re > 4000 时进入湍流范围。
雷诺数描述流动中惯性力与黏性力的比值。低雷诺数表明为层流。高雷诺数表明为湍流。
Re = ρ ⋅ u⋅ d / μ
- Re 是雷诺数(–),无量纲
- ρ 是液体的密度
- u 是特征速度
- d 是特征长度或水力直径
- μ 是动力黏度
这种情况可以在概念上类比到粉末混合器中的流动。切割转子高速旋转会使粉末颗粒产生强烈涡动,从而形成类似湍流的状态。相比之下,由混合器螺旋产生的缓慢、低尘的推流则对应一种有序的层流传输机制。
在过程工程中,人们有针对性地利用湍流来强化混合、传热和传质。同时,有序的推流有利于尽量减少扬尘和颗粒破坏。