Bir karıştırıcı tankta performans, kanadın devrinden çok akış deseninden gelir. Aynı güçle çalışan iki farklı kanat, tamamen farklı karışım süreleri verebilir.
Kanat tipi deseni belirler
Radyal akışlı kanat. Akışı dışa, duvara doğru atar; tankı üst ve alt olmak üzere iki dolaşım halkasına böler. Yüksek kayma verir — dispersiyon ve gaz dağıtımı için iyidir. Ama iki halka arasındaki alışveriş zayıftır ve karışım süresi uzayabilir.
Eksenel akışlı kanat. Tek bir büyük dolaşım üretir; tank boyunca taşınım güçlüdür. Katı askıda tutma ve homojenleştirme için tercih edilir.
Seçim, aranan şeye bağlıdır: kayma mı, dolaşım mı.
Ölü bölgeler
Karışım süresini belirleyen genellikle ana dolaşım değil, en yavaş yenilenen bölgedir: tank dibi köşeleri, yüzey altı, ceket çevresi, savak arkası.
Bu bölgeler karışım süresini uzatır; reaksiyon varsa yerel derişim sapar, ısıtmalı bir tankta yerel aşırı ısınma olur. Ölü bölgenin varlığı ortalama hızdan değil, kalma süresi dağılımından görülür.
Savak (baffle) koymak bunun klasik çözümüdür: savaksız bir tankta sıvı kanatla birlikte döner (girdap oluşur) ve gerçek karışım neredeyse durur — güç harcanır, iş yapılmaz.
Newton olmayan akışkanlarda daha kötü
Kesmeyle incelen bir akışkanda viskozite kanat yakınında düşük, uzakta yüksektir. Sonuç, kanadın etrafında dönen bir "kavite" ve onun dışında neredeyse hareketsiz bir bölge olabilir. Bkz. Newton olmayan akışkanlar notu.
Modelleme
Kanat bölgesi bir dönen bölge olarak çözülür. Karışım süresi ise bir iz sürücü enjekte edip derişimin homojenleşmesini izleyerek ölçülür — bu, hem sahada ölçülebilen hem modelde hesaplanabilen bir büyüklüktür ve geçerleme için elverişlidir.
Serbest yüzey girdabı önemliyse problem çok fazlı hâle gelir.
Kaynaklar
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6
- Launder, B. E., Reece, G. J. & Rodi, W. (1975). Progress in the development of a Reynolds-stress turbulence closure. Journal of Fluid Mechanics, 68(3), 537–566.