O que é a Camada Limite de Velocidade – Camada Limite Térmica – Definição

Camada limite de velocidade

Em geral, quando um fluxo de fluido sobre uma superfície estável , por exemplo, a placa plana, o leito de um rio, ou a parede de um tubo, o fluido de tocar a superfície é levada a restante pela tensão de corte para a parede. A região na qual o fluxo se ajusta da velocidade zero na parede ao máximo na corrente principal do fluxo é denominada camada limite . O conceito de camadas limite é importante em toda a dinâmica de fluidos viscosos e também na teoria da transferência de calor.

As características básicas de todas as camadas limite laminar e turbulenta são mostradas no fluxo em desenvolvimento sobre uma placa plana. Os estágios da formação da camada limite são mostrados na figura abaixo:

Camadas de limite pode ser laminar ou turbulento , dependendo do valor do número de Reynolds .

Veja também: Camada limite

Camada de limite térmico

Da mesma forma, como uma camada limite de velocidade se desenvolve quando há fluxo de fluido sobre uma superfície, uma camada limite térmica deve se desenvolver se a temperatura do volume e a temperatura da superfície diferirem. Considere fluir sobre uma placa plana isotérmica a uma temperatura constante de T _parede . No bordo de ataque do perfil de temperatura é uniforme com t _{grandes quantidades} . As partículas de fluido que entram em contato com a placa alcançam equilíbrio térmico na temperatura da superfície da placa. Neste ponto, o fluxo de energia ocorre na superfície puramente por condução. Essas partículas trocam energia com as da camada de fluido adjacente (por condução e difusão) e gradientes de temperatura se desenvolvem no fluido. A região do fluido em que esses gradientes de temperatura existem é a camada limite térmica . A sua espessura , δ _t , é tipicamente definido como a distância a partir do corpo ao qual a temperatura é de 99% da temperatura encontrado a partir de uma solução não-viscoso. Com o aumento da distância da borda principal, os efeitos da transferência de calor penetram mais no fluxo e a camada limite térmica cresce.

A proporção destas duas espessuras (velocidade e camadas de fronteira térmica) é regulada pelo número de Prandtl , a qual é definida como a razão de difusividade impulso a difusividade térmica . Um número Prandtl de unidade indica que o momento e a difusividade térmica são comparáveis, e as camadas de velocidade e limite térmico quase coincidem uma com a outra. Se o número de Prandtl for menor que 1, como é o caso do ar em condições padrão, a camada limite térmica é mais espessa que a camada limite de velocidade. Se o número de Prandtl for maior que 1, a camada limite térmica será mais fina que a camada limite de velocidade. O ar à temperatura ambiente tem um número Prandtl de 0,71 e, paraágua a 18 ° C é de cerca de 7,56 , o que significa que a difusividade térmica é mais dominante para o ar do que para a água.

Da mesma forma que para o Número Prandtl , o número de Lewis relaciona fisicamente a espessura relativa da camada térmica e a camada limite de transferência de massa (concentração). O número de Schmidt relaciona fisicamente a espessura relativa da camada limite de velocidade e a camada limite de transferência de massa (concentração).