Rheologie 2017-03-23T09:34:13+00:00

Die Bedeutung der Rheologie in der Düsentechnik

Die Rheologie befasst sich mit dem Verformungs- und Fließverhalten von Materie. Hierunter fallen somit also auch Flüssigkeiten und Gase. Nur bei Kenntnis der rheologischen Daten zu zerstäubender Flüssigkeiten können Düsen und Zerstäuber ausgelegt und optimiert werden. Darüber hinaus muss in der Düsentechnik neben den rheologischen Daten noch der Volumenstrom berücksichtigt werden. 

In der gesamten Strömungsmechanik, -die Zerstäubungstechnik kann als spezielles Teilgebiet dieser angesehen werden-, besitzt die Rheologie von Fluiden eine wichtige Bedeutung. Bereits die Erfahrung lehrt, dass es beispielsweise einen großen Unterschied macht, ob Wasser oder ein hoch viskoses Öl durch eine Rohrleitung zu pumpen ist.

Warum spielt die Rheologie von Flüssigkeiten besonders bei Düsen eine wichtige Rolle?

Die Rheologie der Flüssigkeiten in Verbindung mit dem zu zerstäubenden Volumenstrom kann bereits im Vorfeld Auskunft darüber geben, ob bestimmte Düsentypen und Düsenbauarten überhaupt zur Lösung der gestellten Aufgabe in Betracht kommen.

Für die Technologie der Düsen und Zerstäuber spielen im Wesentlichen drei verschiedene rheologische Eigenschaften der zu zerstäubenden Flüssigkeit eine wichtige Rolle.


  • An erster Stelle ist die Viskosität η beziehungsweise ν zu nennen. Die Viskosität ist ein Maß für die innere Reibung einer strömenden Flüssigkeit beziehungsweise eines Gases. Sie ist somit maßgeblich am Entstehen eines “Druckverlustes” oder einem “Geschwindigkeitsverlustes” beteiligt. Insbesondere bei den Einstoff-Druckdüsen spielt die Viskosität eine wichtige Rolle. Es muss zudem zwingend berücksichtigt werden, ob das zu zerstäubende Fluid ein newtonsches oder jedoch nicht-newtonsches Fließverhalten aufweist. Hier erhalten Sie weitere Informationen zur Viskosität.
  • Die Dichte ρ einer Flüssigkeit sollte ebenfalls bekannt sein. Deren Betrag übt ebenfalls einen Einfluss auf das Zerstäubungsverhalten aus. So beispielsweise bei dem Selbstansaugen von Flüssigkeiten an Zweistoff-Düsen äußerer Mischung. Bei Einstoff-Druckdüsen ist die Dichte von Bedeutung für die maximale Strömungsgeschwindigkeit als Funktion der Druckdifferenz. Detailliertere Informationen zur Dichte finden Sie hier.
  • Die Oberflächenspannung σ ist für die Tropfenbildung wichtig. Das Zerfallen eines Flüssigkeitsstrahles beziehungsweise einer Flüssigkeitslamelle wird von ihr beeinflusst. Tendenziell werden Tropfengrößenspektren etwas feiner, wenn die Oberflächenspannung gering ist. Bei Ultraschall-Verneblern kann eine geringe Oberflächenspannung problematisch sein.

Messen der Rheologie von Fluiden.

Es ist sehr riskant, sich auf Ergebnisse aus Zerstäubungsversuchen mit Wasser zu stützen, wenn das Original-Fluid eine abweichende Rheologie aufweist. Ist beispielsweise das real zu zerstäubende Fluid viskoser als Wasser, ist mit deutlich anderen Sprayeigenschaften zu rechnen. Im Extremfall kann sogar die Düse oder der Zerstäuber vollständig versagen!
Zwar ist der Einfluss der Oberflächenspannung und der Dichte organischer Flüssigkeiten nicht ganz so wesentlich für den Zerstäubungsprozess wie die Viskosität. Jedoch sollte man diese rheologischen Eigenschaften ebenfalls kennen.

Unser Tipp zur Rheologie für Düsen und Zerstäuber! Bild: VRD - FotoliaIst die Rheologie des Original-Fluides bekannt, resultiert hieraus ein weiterer, ganz praktischer, Vorteil. Es kommt gelegentlich vor, dass Flüssigkeiten toxisch, explosibel oder besonders kostspielig sind. In diesen Fällen ist es wenig sinnvoll, Optimierungen an Düsen im Labor oder in Versuchsständen mit dem Originalfluid durchzuführen.

Hier ist das spezielle Know-how der IBR Zersäubungstechnik GmbH von großem Nutzen! Experten für die Rheologie stellen Modellfluide zusammen, die nahezu identische rheologische Eigenschaften aufweisen wie das Originalfluid. Mit diesen Modell-Fluiden können dann gefahrlos und kostengünstig die experimentellen Untersuchungen durchgeführt werden.

Die Rheologie für die Düsentechnik ermitteln wir gerne an Ihren Flüssigkeiten und Suspensionen.

Wir messen in Ihrem Auftrag gerne für Sie die Rheologie Ihres Originalfluides!

Selbstverständlich mit modernsten Messgeräten in unserem umfassend ausgestatteten Labor. Viskositätsmessungen werden mit Rotationsviskosimetern durchgeführt. Natürlich auch bei vorgegebenen Temperaturen!

So ist rasch geklärt, welches Fließverhalten eine Flüssigkeit oder Suspension aufweist.

Nehmen Sie Kontakt zu uns auf! Gerne beraten wir Sie umfassend zu Messungen der Rheologie Ihrer Flüssigkeit.