O que é o número Prandtl de água e ar – Definição

Número Prandtl de água e ar

Número  Prandtl de  água e ar

O ar à temperatura ambiente tem um número Prandtl de 0,71 e para a água 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. Para um número Prandtl de unidade, a difusividade do momento é igual à difusividade térmica e o mecanismo e a taxa de transferência de calor são semelhantes aos da transferência de momento. Para muitos fluidos, o Pr está na faixa de 1 a 10. Para os gases, o Pr geralmente é de cerca de 0,7.

Água e vapor  são um fluido comum usado para  a troca de calor  no circuito primário (da superfície das barras de combustível ao fluxo do líquido refrigerante) e no circuito secundário. É utilizado devido à sua  disponibilidade  e  alta capacidade de calor,  tanto para refrigeração quanto para aquecimento. É especialmente eficaz para transportar calor através da  vaporização  e  condensação  da água devido ao seu  calor latente muito grande de vaporização .

Uma desvantagem é que os reatores moderados a água precisam usar  o circuito primário de alta pressão  para manter a água no  estado líquido  e para obter eficiência termodinâmica suficiente.

Número Prandtl

O número Prandtl é um número sem dimensão, nomeado em homenagem ao seu inventor, um engenheiro alemão Ludwig Prandtl , que também identificou a camada limite . O número de Prandtl é definida como a razão de difusividade impulso a difusividade térmica . A difusividade do momento , ou como é normalmente chamada, viscosidade cinemática, indica a resistência do material aos fluxos de cisalhamento (diferentes camadas do fluxo viajam com velocidades diferentes devido, por exemplo, a diferentes velocidades das paredes adjacentes) em relação à densidade. Ou seja, o número Prandtl é dado como:

Onde:

ν é difusividade do momento (viscosidade cinemática) [m ² / s]

α é difusividade térmica [m ² / s]

μ é viscosidade dinâmica [Ns / m ² ]

k é condutividade térmica [W / mK]

c _p é calor específico [J / kg.K]

ρ é densidade [kg / m ³ ]

Pequenos valores do número de Prandtl , Pr << 1 , significam que a difusividade térmica domina. Enquanto que com valores grandes, Pr >> 1 , a difusividade do momento domina o comportamento. Por exemplo, o valor típico de mercúrio líquido, que é de cerca de 0,025, indica que a condução de calor é mais significativa em comparação com a convecção , portanto a difusividade térmica é dominante. Quando Pr é pequeno, significa que o calor se difunde rapidamente em comparação com a velocidade.

Em comparação com o número de Reynolds , o número de Prandtl não depende da geometria de um objeto envolvido no problema, mas depende apenas do estado do fluido e do fluido. Como tal, o número de Prandtl é freqüentemente encontrado em tabelas de propriedades, ao lado de outras propriedades, como viscosidade e condutividade térmica.