¿Cuál es el número de agua y aire de Prandtl? Definición

Prandtl Cantidad de agua y aire

Prandtl  Cantidad  de  agua y aire

El aire a temperatura ambiente tiene un número de Prandtl de 0,71 y para el agua a 18 ° C es de alrededor de 7,56 , lo que significa que la difusividad térmica es más dominante para el aire que para el agua. Para un número de unidad de Prandtl, la difusividad de momento es igual a la difusividad térmica y el mecanismo y la velocidad de transferencia de calor son similares a los de la transferencia de momento. Para muchos fluidos, Pr se encuentra en el rango de 1 a 10. Para gases, Pr generalmente es de aproximadamente 0.7.

El agua y el vapor  son un fluido común utilizado para  el intercambio de calor  en el circuito primario (desde la superficie de las barras de combustible hasta el flujo de refrigerante) y en el circuito secundario. Se utiliza debido a su  disponibilidad  y  alta capacidad térmica,  tanto para enfriamiento como para calefacción. Es especialmente efectivo para transportar calor a través de la  vaporización  y la  condensación  del agua debido a su  gran calor latente de vaporización .

Una desventaja es que los reactores moderados por agua tienen que usar  un circuito primario de alta presión  para mantener el agua en  estado líquido  y para lograr una eficiencia termodinámica suficiente.

Número Prandtl

El número de Prandtl es un número adimensional, llamado así por su inventor, el ingeniero alemán Ludwig Prandtl , quien también identificó la capa límite . El número de Prandtl se define como la relación de difusividad impulso a la difusividad térmica . La difusividad de momento , o como se le llama normalmente, viscosidad cinemática, nos dice la resistencia del material a los flujos de corte (diferentes capas del flujo viajan con diferentes velocidades debido, por ejemplo, a diferentes velocidades de paredes adyacentes) en relación con la densidad. Es decir, el número de Prandtl se da como:

dónde:

ν es la difusividad de momento (viscosidad cinemática) [m ² / s]

α es difusividad térmica [m ² / s]

μ es la viscosidad dinámica [Ns / m ² ]

k es conductividad térmica [W / mK]

c _p es calor específico [J / kg.K]

ρ es densidad [kg / m ³ ]

Pequeños valores del número de Prandtl , Pr << 1 , significa que domina la difusividad térmica. Mientras que con valores grandes, Pr >> 1 , la difusividad de momento domina el comportamiento. Por ejemplo, el valor típico para el mercurio líquido, que es aproximadamente 0.025, indica que la conducción de calor es más significativa en comparación con la convección , por lo que la difusividad térmica es dominante. Cuando Pr es pequeño, significa que el calor se difunde rápidamente en comparación con la velocidad.

En comparación con el número de Reynolds , el número de Prandtl no depende de la geometría de un objeto involucrado en el problema, sino que depende únicamente del fluido y del estado del fluido. Como tal, el número de Prandtl a menudo se encuentra en las tablas de propiedades junto con otras propiedades como la viscosidad y la conductividad térmica.