Morton-Zahl

Die Morton-Zahl ${\displaystyle {\mathit {Mo}}}$ (nach Rose Katherine Morton,^[1][2] obwohl sie schon drei Jahre zuvor von B. Rosenberg verwendet wurde^[2]) ist eine dimensionslose Kennzahl der Strömungsmechanik. Sie ist von Bedeutung für die Charakterisierung disperser Zweiphasenströmungen, da von ihr und von der Eötvös-Zahl die Form und die Steig- bzw. Fallgeschwindigkeit von Gasblasen und Tropfen im Schwerefeld abhängen.

Die Morton-Zahl misst das Verhältnis viskoser Kräfte ${\displaystyle F_{\mathrm {v} }}$ zu den Oberflächenspannungen ${\displaystyle F_{\mathrm {O} }}$ und hängt per Definition nur von den Stoffwerten der dispersen (inneren) und der kontinuierlichen (äußeren, umgebenden) Phase ab:^[3]

${\displaystyle {\mathit {Mo}}={\frac {F_{\mathrm {v} }}{F_{\mathrm {O} }}}={\frac {g\cdot \eta ^{4}\cdot \Delta \rho }{\rho ^{2}\cdot \sigma ^{3}}}}$

mit

• ${\displaystyle g}$ die Schwerebeschleunigung
• ${\displaystyle \eta }$ die dynamische Viskosität der kontinuierlichen Phase, welche die Blase umgibt
• ${\displaystyle \Delta \rho }$ die Dichtedifferenz der zwei Phasen
• ${\displaystyle \rho }$ die Dichte der kontinuierlichen Phase
• ${\displaystyle \sigma }$ die Grenzflächenspannung.

Für den Fall, dass die Dichte der Blase vernachlässigbar ist, gilt ${\displaystyle \Delta \rho \to \rho }$, sodass sich die Gleichung entsprechend vereinfacht.

Alternativ kann die Morton-Zahl aus den Kennzahlen Eötvös-Zahl ${\displaystyle {\mathit {Eo}}}$, Kapillarzahl ${\displaystyle {\mathit {Ca}}}$ und Reynolds-Zahl ${\displaystyle {\mathit {Re}}}$ berechnet werden:

${\displaystyle {\mathit {Mo}}={\frac {{\mathit {Eo}}\cdot {\mathit {Ca}}^{2}}{{\mathit {Re}}^{2}}}}$

Siehe auch

• Kapillarzahl

Einzelnachweise

1. ↑ Haberman, W. L. ; Morton, R. K.: An experimental investigation of the drag and shape of air bubbles rising in various liquids. David W. Taylor Model Basin, Washington, D.C. 1953 (online). 
2. ↑ ^{a b} Michael Pfister, Willi H. Hager: History and Significance of the Morton Number in Hydraulic Engineering. In: Journal of Hydraulic Engineering. Band 140, Nr. 5, 2014, doi:10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000870 (online [PDF]). 
3. ↑ Josef Kunes: Dimensionless Physical Quantities in Science and Engineering. Elsevier, 2012, ISBN 0-12-391458-2, S. 254 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).