Quel est le nombre de Lewis
Le nombre de Lewis est un nombre sans dimension, nommé d’après Warren K. Lewis (1882-1975). Le nombre de Lewis est défini comme le rapport entre la diffusivité thermique et la diffusivité de masse. Il est utilisé pour caractériser les écoulements de fluide en cas de transfert simultané de chaleur et de masse. Le nombre de Lewis est donc une mesure de l’épaisseur relative de la couche limite thermique et de la concentration. Le nombre de Lewis peut également être exprimé en nombre de Prandtl et le nombre de Schmidt sous la forme Le = Sc / Pr .
Le nombre de Lewis est défini comme:
où:
α est la diffusivité thermique [m 2 / s]
D est la diffusivité de masse [m 2 / s]
De la même façon que pour Schmidt et Prandtl Number, le nombre de Lewis relie physiquement l’épaisseur relative de la couche thermique et la couche limite de transfert de masse (concentration).
où n = 1/3 pour la plupart des applications dans les trois relations. En général, ces relations ne s’appliquent qu’à un écoulement laminaire et ne s’appliquent pas aux couches limites turbulentes, étant donné que le mélange turbulent peut ici dominer les processus de diffusion.
Un nombre de Lewis égal à 1 indique que la couche limite thermique et le transfert de masse par diffusion sont comparables et que les couches limites de température et de concentration se confondent presque. La diffusivité de masse ou le coefficient de diffusion est une constante de proportionnalité entre le flux molaire dû à la diffusion moléculaire et le gradient de concentration de l’espèce (ou la force motrice de diffusion).
La loi de Fick énonce la diffusivité:
Si la concentration d’un soluté dans une région est supérieure à celle d’une autre solution, le soluté diffuse de la région à concentration supérieure à la région de concentration inférieure, avec une magnitude proportionnelle au gradient de concentration.
Dans une dimension (spatiale), la loi est:
où:
- J est le flux de diffusion,
- D est le coefficient de diffusion,
- φ (pour les mélanges idéaux) est la concentration.
L’utilisation de cette loi dans la théorie des réacteurs nucléaires conduit à l’ approximation de diffusion .
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