Diskussion:Pfropfenströmung

Geschwindigkeitsprofil

Ich bin der Meinung, dass sich bei einer Pfropfenströmung die Strömungsgeschwindigkeiten in Wandnähe NICHT von den Strömungsgeschwindigkeiten in Reaktorachse unterscheiden. Ansonsten könnte sich keine Pfropfenströmung ausbilden und man erhellt ein Strömungsprofil wie bei einer laminaren Strömung.

Jetzt ist es wichtig, exakt zu sein: Der Begriff Pfropfenströmung besagt, dass auf einem Strömungsquerschnitt eine einheitliche Geschwindigkeit herrscht. Die Pfropfenströmung ist also ein mathematischer Grenzfall. In der Realität gibt es Strömungen, die diesem idealisierten Modellzustand nahe kommen und in guter Genauigkeit damit beschrieben werden können, da gehören z.B. durchströmte Schüttungen oder turbulente Rohrströmungen. Es gibt aber keine 'echte' Pfropfenströmung in der Realität. Dieser Artikel handelt von der (idealen) Pfropfenströmung. Diese hat - per Definition - eine über den Querschnitt konstante Strömungsgeschwindigkeit. Immer.

In einer realen Rohrströmung stellt sich ein über den Querschnitt nicht konstantes Geschwindigkeitsprofil ein. Bei laminaren Rohrströmungen ist man weit weg von der Pfropfenströmung, bei turbulenten Rohrströmungen ist die Pfropfenströmung eine gute Näherung, wobei die randnahen Volumenelemente aufgrund er Wandreibung langsamer strömen.

Zum Thema radiale Gradienten in Pfropfenströmungen: Der Begriff besagt zunächst, dass keine Geschwindigkeitsgradienten über den Querschnitt auftreten. Was die Gradienten der anderen Zustandsgrößen (Temperatur, Zusammensetzung) betrifft: Ich würde eine Strömung, die keine Geschwindigkeitsgradienten aber durchaus Temperaturgradienten über den Querschnitt hat, dennoch als Pfropfenströmung bezeichnen. Ich denke das ist auch so geläufig, ist aber letztlich eine reine Frage der Definition.

--85.181.6.148 21:35, 12. Mär. 2010 (CET)

Was ist das denn? "Keine Verbesserung: Sachlich fehlerhaft" meint Roland.chem

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Pfropfenstr%C3%B6mung&diff=next&oldid=71798394

Was genau hälst Du an dem von Dir gelöschten für fehlerhaft?

Das ärgert mich jetzt schon: Der Artikel ist oberflächlich und offensichtlich hat der Autor den Sachverhalt nicht verstanden. Ich habe also den Artikel präzisiert, korrigiert und einige neue Aspekte hereingebracht:

• Variationen des Zustands und Variation der Strömungsgeschwindigkeit ist nicht das gleiche. Pfropfenströmung zeichnet sich durch konstante Strömungsgeschwindigkeit über den Querschnitt aus, nicht notwendigerweise durch einen konstanten Zustand.
• Pfropfenströmung ist ein theoretisches Konzept, das durch die einheitliche Verweilzeit gekennzeichnet ist. Somit können auch Konfigurationen das Verhalten einer Pfropfenströmung aufweisen, die gar keine Rohrströmung sind. Beispiel: Rührkesselkaskade mit $N\to \infty$ Kesseln. Ein realer Apparat kann dagegen niemals eine ideale Pfropfenströmung ausweisen.
• Gegenüberstellung zum CSTR als entgegengesetzter Grenzfall
• Zusammenhang zwischen Verweilzeitverhalten und Abweichungen vom idealen Pflug Flow-Verhalten
• Bedeutung des Modells Pfropfenströmung
• Zu dem Absatz "Diese Annahme ist insofern stark vereinfachend, als dass rein reales Fluid an den Rohrwänden langsamer als in der Rohrmitte strömt und sich somit weniger einzelne Scheiben gleicher Konzentration als verschachtelte hohlkegelförmige Gebilde hintereinander reihen. Dieser Effekt ist bei hochviskosen Fluiden stärker ausgeprägt als bei solchen geringerer Viskosität.": Die Annahme ist vereinfachend in Bezug auf welches reale System? Strömt ein reales Fluid an den Rohrwänden langsamer als in der Rohrmitte? Nein, nicht immer: In einer Festbettschüttung sogar schneller, weil Randgängigkeit auftritt. Hohlkegelförmige Gebilde gleicher Konzentration? Bei nicht reaktiven Systemen nicht kompressibler Fluide ist die Konzentration überall die gleiche. Im Prinzip schon klar, was gemeint ist, z.B. bei Wärmeübergang die Flächen gleicher Temperatur, allgemeiner die charakteristischen Flächen der Informationsausbreitung. Diese liegen aber für den hier genannten Fall nicht auf Kegelflächen. Und der Satz mit der Viskositätsabhängigkeit stimmt auch nicht. Natürlich neigen hochviskose Flüssigkeiten zu laminarer Strömung, die kein Plug Flow ist. Trotzdem kann man auch mit hochviskosen Fluiden näherungsweise Pfropfenströmungen erzielen: Kurze Rohre mit nicht eingelaufener Strömung, Rohrströmung mit heißer Rohrwand und dort lokal niedriger Viskosität oder auch eine durchströmte Schüttung wären Beispiele.

Ich halte meine eingefügten Sätze für eine wesentliche Verbesserung. Als Antwort kommt nicht mehr als ein ätzender Revert "Keine Verbesserung, sachlich fehlerhaft". *pissed*

Ich schlage vor, mit dem Revertieren ein bisschen vorsichtiger zu sein, insbesondere wenn sich der Betreffende nur am Rande mit der Thematik befasst hat. Und die chemische Reaktionstechnik ist absolut das Metier der Verfahrensingenieure, die Chemiker bekommen dazu leider nur eine vergleichsweise kurze und oberflächliche Einführung. Ich würde Deinen Artikel über Chromate auch nicht überbügeln, weil Du dort der Experte bist.

Wie gehts also weiter? Wikipedia-typisch mit angemeldete Benutzer haben immer Recht, IPs nie, und im Zweifel entscheidet der Zensor ähh Sichter alleine? Oder sollten wir vielleicht doch beim Sachlichen bleiben? Dann mach den Anfang, nenne Ross und Reiter und sage konkret, was Du an meiner Überarbeitung für sachlich falsch hälst. Ich werde auf dieser Seite antworten.

Gruß, --85.181.13.89 22:01, 13. Mär. 2010 (CET)

Der Artikel Pfropfenströmung sollte in einem Nachschlagewerk den idealisierten Begriff' Pfropfenströmung klären. Der Begriff findet Verwendung um das idealisierte Strömungsrohr zu definieren. Aus dieser idealisierten Vorstellung folgt wie im Artikel geschrieben: Damit haben alle in das Rohr eintretenden Volumenelemente die gleiche Verweilzeit im Reaktor. Das diese Modellvorstellung von Strömung nur einen begrenzten Realitätskontakt hat, sollte erst nach einer klaren Begriffs- und Bedeutungsklärung im unteren Bereich erfolgen. Komplexere Vergleiche finden möglicherweise einen besseren Platz in Artikeln wie Idealreaktor. Grüsse -- Roland.chem 17:06, 14. Mär. 2010 (CET)

Danke für Deine Antwort. Ich habe nicht gesehen, an welcher Stelle Du mir konkret sachliche Fehler vorhältst und auch zu meiner Version hast Du Dich nicht geäußert. Du hast Deine Vorstellung, wie der Artikel Deiner Meinung nach strukturiert sein sollte erläutert. Ich bitte Dich, Deinen Kommentar noch zu ergänzen. Gruß, --85.181.35.49 23:22, 14. Mär. 2010 (CET)

Pfropfenströmung führt nach deiner Darstellung implizit zu einer Verweilzeitverteilung, die irgendwie so aussieht:

Das ist eben nicht richtig für den idealisierten Fall Pfropfenströmung. Ich verstehe schon, was du sagen willst, aber diese Betrachtungen sind im Abschnitt Idealreaktor#Ideales Strömungsrohr (IR) deutlich besser aufgehoben.

Die Aussage Strömungen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung treten nicht auf. gefällt mir auch nicht. Gradienten dürfen nicht auftreten; in diese Richtung wird ideal durchströmt/durchwirbelt/ist homogen. Reaktorenvergleiche sind hier am falschen Platz und besser im Artikel Idealreaktor aufgehoben. Der simple Begriff Pfropfenströmung wird durch deine Bearbeitung ohne Not kompliziert, wp:OMA sollte so weitgehend wie möglich berücksichtigt werden. An deiner Fachkompetenz habe ich übrigens keinen Zweifel, jedoch sollten die strukturellen Bedürfnisse eine Enzyklopädischen Lexikons berücksichtigt werden. Einen Benutzername (was in erster Linie ein Pseudonym ist) gibt es übrigens gratis und verpflichtungsfrei, siehe Hilfe:Benutzer. Und der Bereich "Technische Chemie" entwickelt sich recht schleppend ... ! Grüsse, -- Roland.chem 12:30, 16. Mär. 2010 (CET)

Hallo Roland, danke für Deine Antwort. Sorry, war ein bisschen unterwegs und erst jetzt zurück. Ich bin in der Tat der Meinung, dass eine Pfropfenströmung so aussieht, wie in dem animierte Bild. Für den Grenzübergang a->0 erhält man die ideale Pfropfenströmung, endliche a sind ein Modell für reale Strömungen, die von der Idealform abweichen. Eine solche Verweilzeitverteilung ist gleichbedeutend mit dem Vorliegen von Plug Flow. Ich bin der Meinung, die Betrachtungen sind hier besser aufgehoben als im Artikel Ideales Strömungsrohr. Es ist richtig, dass das Thema in der Literatur der Reaktionstechnik umfassend behandelt wird, aber letztlich braucht man keine chemische Reaktion braucht, um über Verweilzeiteffekte zu philosophieren. Die Abgrenzung CSTR/PFR ist imho kein Reaktorvergleich. Auch wenn die Abkürzungen den 'Reaktor' im R führen, charakterisieren die Begriffe ausschließlich Verweilzeitverteilungen. Der Reaktor kommt nur aus der Geschichte des Begriffs, Verweilzeitverteilung hat nichts mit chemischer Reaktion zu tun.

Mit dem Benutzernamen über ichs mir: Ist sicher interessant, in der Technischen Chemie Artikel zu entwerfen oder zu überarbeiten. Immer das gleiche Problem: Zeit, evtl. berufliche Interessenskonflikte und ganz ehrlich: Es macht auch keinen rechten Spaß, wenn Änderungen so oft gleich wieder revertiert werden. Ich finde die eingeführte Sichtung der Artikel recht unselig, weil sie eine kleine Gruppe in die Position von Informationskontrolleuren versetzt. So etwas sollte es finde ich nicht geben. (nicht signierter Beitrag von 85.181.1.220 (Diskussion | Beiträge) 00:06, 27. Mär. 2010 (CET))

Edit von gestern Abend

@Roland.chem: (Die Disk oben habe ich gelesen, und halte sie für völlig entgleist. Deswegen hier neu.) Die einzige Strömung, die man imo als "ideal" ansehen kann, ist die eines newtonschen Fluids. Pfropfströmung ist etwas sehr reales, das in unterschiedlich starker Ausprägung (Flachheit des Strömungsprofils) stets auftritt, wenn die Substanz zur Scherverdünung neigt.

Eine "ideale" Pfropfströmung ist durch die Reibung an der Wand schon theoretisch Unfug, und von daher auch didaktisch völlig wertlos.

Die oben behauptete Identität von turbulenter und Pfropfströmung ist imo gleichfalls Unsinn, im einen ist nur die zeitliche/räumliche Durchschnittsgeschwindigkeit konstant, im anderen gibt es aber auch keinen oder nur einen kleinen lokalen Gradienten! Wo gibt es eine Notwendigkeit, das in dieselbe Kategorie zu stopfen? Verwirrend!

Für den Fall ich das an der Uni auch wirklich völlig falsch gelehrt bekommen habe, bitte ich hier um Aufklärung und Nachweise. Der Artikel ist völlig beleglos.

Btw.: Das Bild im Artikel hat nichts mit dem Thema zu tun. Es soll wohl einen Reaktor darstellen. Eine Pfropfströmung ist in einem Reaktor i.d.R. etwas völlig absurdes, da es dann keinerlei Durchmischung gibt. In einem Reaktor will man Turbulenz! Pfropfströmung ist da kein Idealfall, sondern ein extreme Vereinfachung, die nur in wenigen Fällen eine nützliche Beschreibung der Realität ist, eine Extrusionsbackmaschine vielleicht, oder ein dünner, schnell durchströmter Reaktor. Daß die Reaktionstechnik sich hier den Begriff "plug flow" ausgeliehen hat mag ja sein (ich finde ihn eher unglücklich gewählt), nur stammt der Begriff aus der Fluiddynamik, wo das Bild "Pfropfen strömt" tatsächlich treffend sein kann.

Gruß, --Maxus96 (Diskussion) 08:13, 23. Jun. 2017 (CEST)

Es gibt keine "ideale Pfropfströmung". Pfropfenströmung ist selbst eine Idealisierung, also ein Gedankenbild und in diesem Fall ein Gedankenbild mit nur begrenztem Realitätskontakt. (Das strömende Fluid wechselwirkt nicht mit den Rohrwänden.) Mit dieser idealisierten Vorstellung wird in der technischen Chemie das Verhalten eines idealisierten, kontinuierlich betriebenen Rohrreaktors beschrieben. So z.B. in E. Fitzer, W. Fritz, Technische Chemie - Einführung in die Chemische Reaktionstechnik, Springer, Berlin, 1989, Seiten 66f, 78. mfg --Roland.chem (Diskussion) 13:14, 23. Jun. 2017 (CEST)

Nur ist diese Pfropfströmung kein Strömungsprofil, sondern nur ein Konzentrationsprofil. Das müssen wir im Artikel klar trennen. Die Strömungslehre betrachtet das Bewegungsprofil jedes einzelnen Partikels. Ich habs mal versucht, was meinst du dazu? Jetzt fehlt noch ein Beleg zur Strömungslehre. Gruß, --129.13.72.197 16:58, 23. Jun. 2017 (CEST)

@IP: Nicht besser. Die Pfropfenströmung ist ein Strömungsprofil. Aus diesem idealisierten Strömungsprofil wird das Gedankenbild eines idealisierten Rohrreaktors gebildet. Pfropfenströmung liegt in einem idealisierten Rohrreaktor auch ohne chem. Reaktionen vor. Ein Konzentrationsprofil ist dafür nicht erforderlich. --Roland.chem (Diskussion) 19:00, 23. Jun. 2017 (CEST)

@Roland.chem: Die ~strömung ist kein ~profil. Sie ist eine ~strömung mit einem ~profil/gemäß eines ~profils. Ich habe das versucht sprachlich zu klären, schau bitte nochmal drüber. Danke, -- Alturand (Diskussion) 19:58, 23. Jun. 2017 (CEST)

(Daß die Strömung nicht substantiell anders wird, wenn eine Reaktion stattfindet, ist auch mir klar. ?!? Und Keine Reaktion in einem Reaktor? Was soll das ganze dann?) Die Strömung, die du dir im Reaktor vorstellst, ist niemals eine Pfropfströmung (so wie sie der Strömungsmechaniker versteht), sondern turbulent. Sie hat mit dieser Pfropfströmung gemein, daß die Verweilzeit aller Teilchen (näherungsweise) gleich ist, und keine Gradienten quer zur Fließrichtung auftreten. Du kannst dir dafür vorstellen, daß alle Teilchen parallel fliegen statt turbulent, nur ist das für das Ergebnis völlig irrelevant, und außerdem physikalisch unsinnig. Warum so eine unnötige Annahme treffen? Gruß, --Maxus96 (Diskussion) 20:43, 23. Jun. 2017 (CEST)

Es wäre gut, wenn im Artikel noch erklärt würde, welche Annahmen und Voraussetzungen für die Pfropfströmung im Rohrreaktor von Bedeutung sind. Wann ist das ein brauchbares Modell, usw. --Maxus96 (Diskussion) 20:43, 23. Jun. 2017 (CEST)

@Maxus96: Ich gebe nicht meine Meinung wieder, sondern eine Lehrmeinung. Sollte die sich geändert haben, bitte belegen. Dein gefühlten Einschätzungen sind nicht interessant und auf Nachhilfeunterricht "Technische Chemie" habe ich keine Lust. Selbst ist der Mensch! --Roland.chem (Diskussion) 21:50, 23. Jun. 2017 (CEST)

Ich dachte nur, daß du, da du dich ja in technischer Chemie anscheinend auskennst, zur Pfropfströmung als Modell für den Stofftransport im Rohrreaktor etwas belegtes, erhellendes beitragen könntest. Z.B. bei was für Rohrgeometrien und Strömungsgeschwindigkeiten/Stoffen das Modell brauchbar ist. Das es um Gasphasen geht. Stimmt doch, oder? Stichwort Reynoldszahl, Turbulenz. Beispiele evtl. --Maxus96 (Diskussion) 23:24, 23. Jun. 2017 (CEST)