Zu Stofftransport und Hydrodynamik der Pulsationsdiffusion

Abstract

Investigating experimentally the frequency dependence of the diffusion transport and the flow stability by hot-wire experiments within the pulsation capillary and comparing the results with the general treatment (see part I) it can be stated that in parameter ranges which are important for the practical application a good coincidence exists. Deviations between theory and experiment observed under extreme conditions are discussed. Eine allgemeine Behandlung der Pulsationsdiffusion 2 für Quasistationarität im binären Fall ist im Teil I dieser Arbeit 3 auf der Grundlage der Berechnung der Transportprozesse bei pulsierender Strö-mung von Kapiza 4 gegeben worden. Es ist Gegenstand dieses Teils, über experimentelle Untersuchungen an der Pulsationsapparatur zur Frequenzabhän-gigkeit des Stofftransports und zur Stabilität der Strömung in der Kapillare zu berichten und die erzielten Ergebnisse mit der mathematischen Behandlung zu vergleichen 5 . Schließlich sollten die Experimente frühere Beobachtungen, die zeigten, daß es bei Steigerung der Exzenterdrehzahl zu einem Ansteigen des Stofftransports kommt 1 , erklären. Obwohl diese Erscheinung weit unterhalb der kritischen Reynolds-Zahl einer stationären Strömung eintritt, wurde gerechnet, daß sie eine Folge einsetzender Turbulenz ist *. Apparatur Entsprechend dem Prinzip der Pulsationsdiffusion besteht die benutzte Apparatur (Abb. 1) aus zwei gläsernen, mit Thermostatenmänteln versehenen Vorratsgefäßen 1 und 2, die ein Fassungsvermögen von ca. 10-12ml haben. Zwischen ihnen befindet sich die Pulsationskapillare 3, in der die beschriebenen Strömungs-und Diffusionsvorgänge ablaufen. In der für die Versuche verwandten Apparatur war es mög-lich, Kapillaren unterschiedlichen Innendurchmessers * Auszug aus einer Dissertation 5 , teilweise vorgetragen auf der 1. Allunionskonferenz zur Thermodynamik irreversibler Prozesse, Tschernowzy 1972. Sonderdruckanforderungen an Dr. H. Beßerdich. X-1058 Berlin, Wolliner Straße 71. * Über die kritischen Parameter, bei denen Turbulenz in einer rein pulsierenden Rohrströmung einsetzt, gibt es Abb. 1. Asymmetrische Pulsationsapparatur, 1. 2 -Vorratsgefäße. 3 -Pulsationskapillare, 4 -auf das obere Vorratsgefäß aufzusetzende Kapillare zur Kontrolle des Hubes, 5 -Volumen, das durch Membran oder Metallfaltenbalg abgeschlossen wird, 6 -Einfüllventil. einzusetzen. Es wurden Glaskapillaren von 0,5, 1,0 und 2,0 mm Innendurchmesser und einer Länge von 18 cm benutzt. Alle Kapillaren wurden mit weichen, abgerundeten Einläufen versehen. Das untere Vorratsgefäß steht mit einem Volumen 5 in Verbindung, das entweder von einer Membran abgeschlossen wird u. W. bislang keine Angaben. Lediglich der Fall einer stationären Rohrströmung mit überlagerten Pulsationen ist untersucht worden 6 -7 . Es wurden eine komplizierte Abhängigkeit (sowohl Vergrößerung als auch Verkleinerung) der gemittelten kritischen Re-Zahl der Grundströ-mung von Amplitude und Frequenz der oszillierenden Komponente beobachtet.