Technische Rheologie in Beispielen und Berechnungen

Rüdiger H. Worthoff hat an der RWTH-Aachen über ein rheometrisches Thema promoviert und war als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Verfahrenstechnik in der Arbeitsgruppe Rheologie tätig. Danach war er sachverständiger Gutachter bei einer technischen Überwachungsorganisation und anschließend Professor für Verfahrens- und Sicherheitstechnik. Sein akademisches Interesse galt und gilt der angewandten Fluiddynamik und Rheologie.

• Vorwort ixWichtige Formelzeichen Teil I Theoretische Grundlagen der Rheologie 11 Theoretische Grundlagen 3Teil II Technische Anwendungen der Rheologie 152 Allgemeine Grundbegriffe 172.1 Ableitungen 172.2 Materielle Objektivität 182.3 Bilanzen in algebraischer Darstellung 182.4 Die Massenbilanz in Koordinatenform 192.5 Die Impulsbilanz in Koordinatenform 192.6 Symmetrie des Spannungstensors 212.7 Temperatur- und Druckabhängigkeit der Viskosität 212.8 Scheinbare Viskosität 222.9 Repräsentative Viskosität 232.10 Repräsentativer Radius bei Rohrströmungen 232.11 Dehnviskosität 242.12 Volumenviskosität 262.13 Fließmodelle 262.14 Kriechfunktion und Relaxationsfunktion 292.15 Instationäres Fließen 312.16 Jeffreys-Oldroyd-Substanz bei Schichtenströmungen 323 Rheometrie 353.1 Rohr-Rheometer 363.1.1 Auswertebeziehung 363.1.2 Newtonsche Fluide 383.1.3 Einlaufeffekte 393.1.4 Normalspannungskomponenten 403.1.5 Normalspannungsgradienten 403.1.6 Bestimmung der Fließfunktion 413.1.7 Repräsentative Größen im Rohrrheometer 423.1.8 Wandgleitende Medien 433.1.9 Ringspalt-System 443.2 Couette-Rheometer 483.2.1 Deformationsgeschwindigkeit 483.2.2 Auswertebeziehung für die Fließfunktion 493.2.3 Newtonsche Flüssigkeiten 513.2.4 Einzylindersysteme 513.2.5 Enge Spaltgeometrie 523.2.6 Normalspannungsfunktionen 523.2.7 Ostwald-de-Waele-Flüssigkeit 533.2.8 Messung kleiner Schergeschwindigkeiten 553.2.9 Hämorheometrie 573.3 Kegel-Platte-Rheometer 593.3.1 Auswertungsbeziehungen für die Fließkurve 603.3.2 Normalspannungsfunktionen 613.3.3 Fehlerkalkulation 623.3.4 Jeffreys-Oldroyd-Flüssigkeit 633.4 Kugel-Kugel-Rheometer 643.5 Scheiben-Rheometer 674 Rohrströmung 714.1 Ostwald-de-Waele-Fluide 714.2 Rabinowitsch-Fluide 754.3 Prandtl-Eyring-Fluide 774.4 Bingham-Substanzen im waagrechten Rohr 784.5 Bingham-Substanz in senkrechtem Rohr 804.6 NewtonscheFluideimkoaxialenRingrohr 814.7 Ostwald-de-Waele-Fluide im koaxialen Ringrohr 834.8 Bypass mit Potenzflüssigkeit 854.9 Blutströmung 864.10 Repräsentative Viskosität für Fließgesetze 884.11 Druckverlustrechnung eines Potenzfluids 894.12 Pumpleistung für eine Bingham-Substanz 904.13 Elementare Berechnung der repräsentativen Viskosität 914.14 Pipelinekalkulation 924.15 Maxwell-Fluide 934.16 Freistrahl 954.17 Rohrströmung bei poröser Wand 984.18 Drahtisolierung 1004.19 Kennzahlen für eine Rabinowitsch-Flüssigkeit 1034.20 Scale-up 1045 Strömungen in Rührwerken 1075.1 Zylinderrührwerk 1075.2 Bingham-Substanz 1105.3 Prandtl-Eyring-Flüssigkeit 1115.4 Auslaufvorgang 1125.5 Elementare Leistungsberechnung 1145.6 Rührkesselreaktor 1165.7 Lagerkräfte 1185.8 Modellübertragung 1205.9 Scale-up 1226 Strömungen in unterschiedlichen Geometrien 1256.1 Strömung zwischen parallelen Ebenen 1256.2 Radialströmung in einem Scheibenspalt 1266.3 Ostwald-de-Waele-Fluide auf schiefer Ebene 1296.4 Bingham-Flüssigkeit auf schiefer Ebene 1306.5 Strömung durch eine Kreisdüse 1316.6 Strömung durch eine Breitschlitzdüse 1336.7 Repräsentative Werte für den Rechteckkanal 1356.8 Bingham-Substanz in Extrudern 1366.9 Rabinowitsch-Flüssigkeit in Extrudern 1386.10 Extruderwerkzeuge 1406.11 Kalanderströmung 1416.12 Strömung durch eine hyperboloidische Verengung 1446.13 Strömung durch einen Hyperbelspalt 1487 Wärmeübertragungsprobleme an rheologischen Medien 1537.1 Wärmeübergang von einer beheizten Behälterwand an eine Rabinowitsch-Flüssigkeit 1537.2 Wärmeübergang von einer beheizten Rohrwand an eine durchströmende Prandtl-Eyring-Flüssigkeit 1567.3 Wärmeübertragungscharakteristik für Ostwald-de-Waele-Flüssigkeiten in beheizten Rohren 1587.4 Wärmeübertragungscharakteristik für Bingham-Substanzen in beheizten Rohren 159Glossar 161Literatur 165Antworten auf die Fragen zur Selbstkontrolle 169Index 179