Longitudinale dispersie in de stroming door een ringspleet met draaiende binnencilinder

Nicolaas van Lookeren Campagne

Onderzoeksoutput

93 Downloads (Pure)

Samenvatting

1.INLEIDING, I-I.Inleiding en doel van het onderzoek In dit proefschrift worden enige eigenschappen besproken van de stroming van een fluidum door de Ringspleet tussen twee Coaxiale Cilinders , waarvan de binnencilinder draait en de andere stilstaat. Wij zullen deze ringspleet verder aanduiden met RCC. De stroming in de RCC vertoont -afhankelijk van de kengetallen een interessant, regelmatig patroon van grote secundaire toroidale wervels. De wervels vormen paren met tegengestelde draairichting en de diameter van een wervel is ongeveer gelijk aan de breedte van de ringspleet. Fig. I-I-I geeft een indruk van deze wervels voor verschillende rotatie snelheden van de binnencilinder. Bij een axiale vloeistofstroom door de RCC bewegen de wervels zich -met ongeveer de gemiddelde axiale vloeistofsnelheid -met de stroom mee. Iedere wervel behoudt daarbij zijn identiteit en heeft een bepaalde materie-uitwisseling met zijn twee naastliggende wervels. Het patroon van secundaire wervels is voor het eerst beschreven door Taylor 59 in 1923 en is sindsdien het onderwerp geweest van vele hydrodynamische en fysisch-technologische onderzoekingen, welke deels van min of meer fundamentele aard waren (bv. stabiliteitsberekeningen) en deels praktische toepassingen van de stroming in de RCC behandelden. Als voorbeelden noemen wij de studies over de radiale warmteoverdracht in de ringspleet, met het doel in elektromotoren de warmteafvoer van de roterende kern naar het huis van de motor te bevorderen. In de papiertechnologie heeft men zich voor het wervelpatroon geihteresseerd bij de fabricage van papier in zgn. fourdriniermachines, omdat het wervelpatroon daar strepen op het papier kan geven. Voorbeelden van recente onderzoekingen zijn die van Coles 13 en Astil1 5 (1965), respectievelijk over de modificaties van het wervelpatroon in de RCC en het ontstaan van de secundaire wervels bij een axiale stroming door de ringspleet. Bij het gebruik van de RCC als tegenstroom-extractieapparaat, reactor of destillatiekolom spelen de secundaire wervels eveneens een belangrijke rol. In deze continue processen zijn de wervels enerzijds nuttig omdat zij het stof-en warmtetransport in radiale richting bevorderen, anderzijds echter nadelig omdat zij in de stroming van de fase(n) door de RCC het meestal ongewenste effect geven van een longitudinale dispersie (spreiding van materie. Wanneer namelijk in de RCC continue processen worden uitgevoerd, dan zullen deze processen longitudinale concentratie gradienten ten gevolge hebben, die echter door het optreden van de hydrodynamische longitudinale dispersie weer gedeeltelijk worden genivelleerd, en dit houdt meestal een belangrijke vermindering van. het beoogde resultaat in. In verband met het bovenstaande hebben wij ons in dit proefschrift ten doel gesteld, van een fluidum dat door de RCC stroomt de longitudinale dispersie te meten en te onderzoeken op welke wijze deze dispersie samenhangt met het patroon van secundaire wervels in de ringspleet. De volgende dimensieloze kengetallen spelen hierbij een rol: twee Reynoldswaarden kenmerkend voor de tangentiale en de axiale stroming door de RCC (resp. Re R en Reax) , de geometrische parameters die de verhouding weergeven van spleetbreedte tot rotorstraal (N R) , lengte tot breedte van de ringspleet (NL) en de randcondities aan de uiteinden van de RCC (formeel weergegeven door NI), en verder het kengetal van Schmidt voor de moleculaire diffusie (Sc). De longitudinale dispersie werd als functie van Re R, N R, Re ax, NL, Nl en Sc gemeten bij een geometrie van de ringspleet welke van interesse is bij het gebruik van de RCC als apparaat voor fysische of chemische processen en in een Reynoldsgebied dat groot genoeg is om ook de longitudinale dispersie van RCC's op commerciele schaal te bevatten, zodat vergrotingsregels voor de RCC kunnen worden gegeven. In het proefschrift worden verder nog enige aspecten behandeld die met de longitudinale dispersie verband houden. Deels dienen zij als achtergrond voor de empirische correlatie van de longitudinale dispersie in de ringspleet en deels geven zij voorbeelden van de invloed van de longitudinale dispersie op de resultaten van in de RCC uitgevoerde processen. ... Zie: Inleiding
Originele taal-2Dutch
KwalificatieDoctor of Philosophy
Begeleider(s)/adviseur
  • Stemerding, S, Supervisor
Datum van toekenning7-jun-1966
Plaats van publicatieGroningen
Uitgever
StatusPublished - 1966

Citeer dit