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¿Qué es el número de Schmidt? Definición

El número de Schmidt se define como la relación de la difusividad de momento (viscosidad cinemática) y la difusividad de masa. Qué es el número de Schmidt – Definición – Fórmula

¿Qué es el número de Schmidt?

El número de Schmidt es un número adimensional, llamado así por el ingeniero alemán Ernst Heinrich Wilhelm Schmidt (1892-1975). El número de Schmidt se define como la relación de la difusividad de momento (viscosidad cinemática) y la difusividad de masa , y se utiliza para caracterizar los flujos de fluidos en los que hay procesos simultáneos de momento y de convección de difusión de masa. El número de Schmidt describe la transferencia de impulso de masa, y las ecuaciones se pueden ver a continuación:

Número de Schmidt - definición - fórmula

dónde:

  • ν es la difusividad de momento (viscosidad cinemática) [m 2 / s]
  • μ es la viscosidad dinámica [Ns / m 2 ]
  • D es la difusividad de masa [m 2 / s]
  • ρ es la densidad [kg / m 3 ]

Relaciona físicamente el espesor relativo de la capa hidrodinámica y la capa límite de transferencia de masa. El número de Schmidt corresponde al número de Prandtl en transferencia de calor. Un número de unidad de Schmidt indica que el momento y la transferencia de masa por difusión son comparables, y las capas límite de velocidad y concentración casi coinciden entre sí. La difusividad de masa o coeficiente de difusión es una constante de proporcionalidad entre el flujo molar debido a la difusión molecular y el gradiente en la concentración de la especie (o la fuerza impulsora de la difusión). La difusión de masa en líquidos crece con la temperatura, la variación de viscosidad aproximadamente inversamente proporcional con la temperatura, de modo que el número de Schmidt, Sc = ν / D, disminuye rápidamente con la temperatura. Por ejemplo, el coeficiente de difusión para etanol en agua es D etanol, agua = 1.6⋅10 – 9  y da el número de Schmidt Sc = 540, que es típico para líquidos.

La difusividad se encuentra en la ley de Fick, que establece:

Si la concentración de un soluto en una región es mayor que en otra de una solución, el soluto se difunde desde la región de mayor concentración a la región de menor concentración, con una magnitud que es proporcional al gradiente de concentración.

En una dimensión (espacial), la ley es:

Ley de Ficks - ecuación

dónde:

  • J es el flujo de difusión,
  • D es el coeficiente de difusión,
  • φ (para mezclas ideales) es la concentración.

El uso de esta ley en la teoría del reactor nuclear conduce a la aproximación de difusión .

Número turbulento de Schmidt

Del mismo modo que para el número de Prandtl, también el número de Schmidt tiene una fórmula especial para el flujo turbulento . El número turbulento de Schmidt describe la relación entre las tasas de transporte turbulento de momento y el transporte turbulento de masa. El número de Schmidt turbulento se usa comúnmente en la investigación de turbulencia y se define como:

Sc = ν t / K

dónde:

  • ν t es la viscosidad del remolino [m2 / s]
  • K es la difusividad eddy [m2 / s]

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.