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Was ist die Prandtlsche Anzahl flüssiger Metalle – Definition

Prandtl Anzahl flüssiger Metalle. Aufgrund der sehr hohen Wärmeleitfähigkeit für flüssige Metalle ist die Prandtl-Zahl sehr gering und liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 0,001. Wärmetechnik

Prandtl Anzahl flüssiger Metalle

Für flüssige Metalle ist die Prandtl-Zahl sehr gering und liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 0,001. Dies bedeutet, dass die Wärmeleitfähigkeit , die mit der Wärmeübertragungsrate durch Wärmeleitung zusammenhängt , eindeutig dominiert . Diese sehr hohe Wärmeleitfähigkeit resultiert aus einer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit von Metallen, die etwa 100-mal höher ist als die von Wasser. Die Prandtl-Zahl für Natrium bei einer typischen Betriebstemperatur in den Natrium-gekühlten schnellen Reaktoren beträgt ungefähr 0,004.

Die Prandtl-Zahl gibt viele Berechnungen zur Wärmeübertragung in Flüssigmetallreaktoren an. Zwei vielversprechende Konstruktionen von Reaktoren der Generation IV verwenden ein flüssiges Metall als Reaktorkühlmittel. Die Entwicklung von Reaktoren der Generation IV ist aus technischer Sicht eine Herausforderung.

  • Natriumgekühlter schneller Reaktor
  • Bleigekühlter schneller Reaktor

Eine der größten Herausforderungen bei der numerischen Simulation ist die zuverlässige Modellierung des Wärmeübergangs in flüssigmetallgekühlten Reaktoren durch Computational Fluid Dynamics (CFD). Wärmeübertragungsanwendungen mit Fluiden mit niedriger Prandtl-Zahl liegen häufig im Übergangsbereich zwischen leitungs- und konvektionsdominierten Bereichen.

Prandtl-Nummer

Die Prandtl-Zahl ist eine dimensionslose Zahl, benannt nach ihrem Erfinder, einem deutschen Ingenieur Ludwig Prandtl , der auch die Grenzschicht identifizierte . Die Prandtl-Zahl ist definiert als das Verhältnis von Impulsdiffusionsvermögen zu thermischem Diffusionsvermögen . Die Impulsdiffusionsfähigkeit oder wie sie normalerweise als kinematische Viskosität bezeichnet wird, gibt Auskunft über den Widerstand des Materials gegen Scherströmungen (verschiedene Schichten der Strömung bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, z. B. aufgrund unterschiedlicher Geschwindigkeiten benachbarter Wände) in Bezug auf die Dichte. Das heißt, die Prandtl-Nummer lautet:

Prandtl-Nummer

wo:

ν ist die Impulsdiffusionsfähigkeit (kinematische Viskosität) [m 2 / s]

α ist die Wärmeleitfähigkeit [m 2 / s]

μ ist die dynamische Viskosität [Ns / m 2 ]

k ist die Wärmeleitfähigkeit [W / mK]

p ist die spezifische Wärme [J / kg.K]

ρ ist die Dichte [kg / m 3 ]

Kleine Werte der Prandtl – Zahl , Pr << 1 , bedeutet die Wärmeleitzahl vorherrscht. Während bei großen Werten Pr >> 1 die Impulsdiffusionsfähigkeit das Verhalten dominiert. Beispielsweise zeigt der typische Wert für flüssiges Quecksilber, der etwa 0,025 beträgt, dass die Wärmeleitung im Vergleich zur Konvektion signifikanter ist , so dass die Wärmeleitfähigkeit dominiert. Wenn Pr klein ist, bedeutet dies, dass die Wärme im Vergleich zur Geschwindigkeit schnell diffundiert.

Im Vergleich zur Reynolds-Zahl hängt die Prandtl-Zahl nicht von der Geometrie eines am Problem beteiligten Objekts ab, sondern ausschließlich von der Flüssigkeit und dem Flüssigkeitszustand. Daher wird die Prandtl-Zahl häufig in Eigenschaftentabellen neben anderen Eigenschaften wie Viskosität und Wärmeleitfähigkeit gefunden.

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.