Prandtl Anzahl Wasser und Luft
Prandtl Anzahl von Wasser und Luft
Luft bei Raumtemperatur hat eine Prandtl-Zahl von 0,71 und für Wasser bei 18 ° C von etwa 7,56 , was bedeutet, dass die thermische Diffusionsfähigkeit für Luft dominanter ist als für Wasser. Für eine Prandtl-Einheitszahl ist die Impulsdiffusionsfähigkeit gleich der thermischen Diffusionsfähigkeit, und der Mechanismus und die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung sind ähnlich denen für die Impulsübertragung. Für viele Flüssigkeiten liegt Pr im Bereich von 1 bis 10. Für Gase beträgt Pr im Allgemeinen etwa 0,7.
Wasser und Dampf sind eine übliche Flüssigkeit, die zum Wärmeaustausch im Primärkreis (von der Oberfläche der Brennstäbe zum Kühlmittelstrom) und im Sekundärkreis verwendet wird. Es dient aufgrund seiner Verfügbarkeit und hohen Wärmekapazität sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen. Der Wärmetransport durch Verdampfung und Kondensation von Wasser ist aufgrund seiner sehr großen latenten Verdampfungswärme besonders effektiv .
Ein Nachteil besteht darin, dass wassergesteuerte Reaktoren einen Hochdruck-Primärkreislauf verwenden müssen, um das Wasser im flüssigen Zustand zu halten und einen ausreichenden thermodynamischen Wirkungsgrad zu erzielen.
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:
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]
c 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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