urn:nbn:de:hbz:468-20120706-102427-5 - Bergische Universität ...

4.2.3. Schaumströmung durch Verengungen
Auch beim Durchfließen von Verengungen verhält sich Schaum anders als ein newtonsches
Fluid. Durch die Kompressibilität der in den Blasen eingeschlossenen Luft können
verschiedene Einschnürungen ohne Weiteres passiert werden. Hierbei konnte in einigen
Versuchen sogar teilweise eine Unabhängigkeit von Druckverlust und Volumenstrom
beobachtet werden.
Ausschlaggebend dabei ist jedoch die Art einer Einschnürung. Diese hat Einfluss auf die
Schaumstruktur. Ein Kugelventil beispielsweise, kann Schaum beinahe komplett zu einer
Luft/Wasser-Strömung umwandeln, während durch ein Membranventil bei gleichem
Druckverlust ein stabiler, homogener Schaum erzeugt werden kann. Dieses Verhalten lässt
sich wie folgt begründen: hohe Spannungen (die in einem Kugelventil erzeugt werden)
können zu einer Vereinigung von Blasen führen und damit den Schaum zerstören, eine
Expansion des Schaumes kann jedoch sehr weit ohne eine Aufspaltung gelingen.
Abbildung 4-5: Stilisierte Schaumströmung durch eine Verengung [61]
Abbildung 4-5 zeigt die aus experimentellen Daten ermittelten Stromlinien von Schaum durch
eine Verengung. [61]
4.2.4. Kompressibilität, Stabilität und Viskosität
• Kompressibilität
Aufgrund des hohen Luftanteils im Schaum zeigt dieser, ebenso wie Luft selbst, kompressible
Eigenschaften. Die Kompressibilität des Schaumes tritt allerdings (bei Strömenden Fluiden)
aufgrund der (im Vergleich zur Luft) höheren Dichte bereits bei erheblich niedrigeren
Geschwindigkeiten auf.
Durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, welche die einschließende Hülle bildet, wird
die innenliegende Luft unter Druck gesetzt. Dabei ist der Druck in kleineren Blasen höher als
in großen, wodurch die Disproportionierung (das Gas aus kleinen diffundiert in umliegende
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