Quel est le nombre d’eau et d’air de Prandtl – Définition

Nombre d’eau et d’air de Prandtl

Nombre  d’  eau et d’air de Prandtl

L’air à la température ambiante a un nombre de Prandtl de 0,71 et pour l’ eau à 18 ° C, il est d’environ 7,56 , ce qui signifie que le diffusivité thermique est plus dominant pour l’air que pour l’eau. Pour un nombre d’unité de Prandtl, la diffusivité du moment est égale à la diffusivité thermique et le mécanisme et le taux de transfert de chaleur sont similaires à ceux du transfert par moment. Pour de nombreux fluides, Pr se situe dans la gamme de 1 à 10. Pour les gaz, Pr vaut généralement environ 0,7.

L’eau et la vapeur  sont des fluides couramment utilisés pour  l’échange de chaleur  dans le circuit primaire (de la surface des barres de combustible au flux de liquide de refroidissement) et dans le circuit secondaire. Il a été utilisé en raison de sa  disponibilité  et de sa  grande capacité calorifique,  tant pour le refroidissement que pour le chauffage. Il est particulièrement efficace de transporter la chaleur par  vaporisation  et  condensation  de l’eau en raison de la  très grande chaleur latente de vaporisation .

Un inconvénient est que les réacteurs à eau modérée doivent utiliser un circuit primaire à  haute pression  afin de maintenir l’eau à l’  état liquide  et d’atteindre un rendement thermodynamique suffisant.

Numéro de Prandtl

Le numéro de Prandtl est un nombre sans dimension, du nom de son inventeur, l’ingénieur allemand Ludwig Prandtl , qui a également identifié la couche limite . Le nombre de Prandtl est défini comme le rapport de la dynamique diffusivité de la diffusivité thermique . La diffusivité du moment , ou comme on l’appelle normalement, la viscosité cinématique, indique la résistance du matériau aux flux de cisaillement (différentes couches du flux se déplacent avec des vitesses différentes dues par exemple à des vitesses différentes des parois adjacentes) en relation avec la densité. C’est-à-dire que le numéro de Prandtl est donné par:

où:

ν est la diffusivité de la quantité de mouvement (viscosité cinématique) [m ² / s]

α est la diffusivité thermique [m ² / s]

μ est la viscosité dynamique [Ns / m ² ]

k est la conductivité thermique [W / mK]

c _p est la chaleur spécifique [J / kg.K]

ρ est la densité [kg / m ³ ]

De petites valeurs du nombre de Prandtl , Pr << 1 , signifient que la diffusivité thermique domine. Alors qu’avec des valeurs élevées, Pr >> 1 , la diffusivité de l’impulsion domine le comportement. Par exemple, la valeur typique du mercure liquide, qui est d’environ 0,025, indique que la conduction thermique est plus importante par rapport à la convection , donc la diffusivité thermique est dominante. Lorsque Pr est petit, cela signifie que la chaleur se diffuse rapidement par rapport à la vitesse.

Par rapport au nombre de Reynolds , le nombre de Prandtl ne dépend pas de la géométrie d’un objet impliqué dans le problème, mais dépend uniquement du fluide et de l’état du fluide. En tant que tel, le nombre de Prandtl se trouve souvent dans les tableaux de propriétés aux côtés d’autres propriétés telles que la viscosité et la conductivité thermique.