mengstromen

Mengstromen is een term uit de vloeistofdynamica en verwijst naar een stroming waarin twee of meer vloeistofstromen met elkaar mengen tot een enkele gemengde stroming. Dit komt voor in pijpleidingen, reactoren, stedelijke afwatering en natuurlijke waterlopen zoals rivieren en estuaria, waar bronnen met verschillende temperatuur, zoutgehalte of concentraties samenkomen en mengen.

De belangrijkste processen bij mengstromen zijn convectie en diffusie. Het tempo en de mate van menging hangen af van de stromingsregime (laminair versus turbulent), de snelheid, de dichtheids- en viscositeitsverschillen en de geometrie van de stromingskanaal. Bij turbulente stromingen bevorderen wervels en schommelingen snelle menging, terwijl bij laminaire stromingen moleculaire diffusie een zwaardere rol speelt en mengen beperkt kan blijven tot een diffusielaag.

Modellering van mengstromen omvat behoudswetten voor massa, momentum en energie, vaak aangevuld met dimensieloze getallen zoals de Reynolds-, Peclet- en Schmidt-getallen. Het gebruik van tracerstoffen of deeltjes en geavanceerde simulatiemethoden zoals Computational Fluid Dynamics (CFD) is gangbaar om mengpatronen te kwantificeren.

Toepassingen van mengstromen zijn onder meer chemische processen waarin verschillende reactanten via aparte inlets worden aangevoerd en in de mengzone reageren, milieu-engineering voor verdunning van verontreinigingen in waterlopen, HVAC-systemen voor uniforme temperatuur en samenstelling van de toegevoerde lucht, en procesengineering voor het gezamenlijk mengen van vloeistoffen.

Uitdagingen omvatten het voorspellen van menging in complexe geometrieën, voorkomen van ongewenste stratificatie en transformatie van laboratoriumresultaten naar realistische, grootschalige omstandigheden.