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Viskose Strömung

Lexikon Pharmatechnologie
Viskose Strömung

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Strömung von Flüssigkeiten unter realen Bedingungen, d. h. unter Berücksichtigung der Viskosität η, im Gegensatz zur idealen Strömung, bei der die Viskosität weitgehend vernachlässigt wird. Auch bei Strömungsvorgängen von Flüssigkeiten mit höherer Viskosität wird mittels der Reynoldszahl zwischen laminaren Strömungen und turbulenten Strömungen unterschieden. Bei einer Strömung z. B. in einem Rohr ist die Geschwindigkeit in der Mitte des Rohres stets am größten, am Rand (Grenzschichtbereich zur Rohroberfläche) ist sie gleich null.

Die technische Verarbeitung von thermoplastischen Polymerschmelzen mittels Extrusion, Spritzgießen etc. bedingt z. B. die Aufbringung von äußeren Kräften auf die Schmelze, wodurch in der Schmelze entsprechende Spannungsreaktionen entstehen. Tangential-, Schub- oder Scherkräfte im Medium sind deshalb typisch bei der Verarbeitung hochviskoser Kunststoffschmelzen und wirken zwischen den sich verschiebenden Makromolekülen bzw. zwischen Stoffschichten in der Schmelze.

Die Scherspannung τ und der Schergradient δν/δr sind über die Viskosität des Mediums als Proportionalitätsfaktor verknüpft:

Die inneren Spannungen einer viskosen Strömung und die resultierenden elastischen und plastischen Verformungen werden mittels der Gesetzmäßigkeiten der Rheologie und der Thermodynamik berechnet.

Beispiel: Beim konzentrischen Rühren einer hochviskosen Kunststoffschmelze entstehen azimutale Schubspannungen und zu diesen aufgrund des Weißenbergschen Normalspannungseffekts radiale Normalspannungen in Richtung des Rührzentrums.

Dieser Vorgang erklärt sich aus der Rheologie durch Verknüpfung der elastischen und der plastischen Verformungen in der Schmelze.

Die Scherkräfte bzw. -spannungen in der Schmelze in Verbindung mit den Schergradienten bilden die Grundlage zur Berechnung der inneren Reibungswärme (Wärmedissipation) bei der erzwungenen Strömung einer (hochviskosen) Flüssigkeit.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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