Contenido: Número de Prandtl
Número de Prandtl
Fórmula del número de Prandtl
La fórmula del número de Prandtl (Pr) está dada por
Pr = Difusitividad de momento/Difusitividad térmica
Pr = µCp/k
Pr = v/∝
Lugar:
μ = viscosidad dinámica
Cp = Calor específico del fluido tomado en consideración
k = Conductividad térmica del fluido
ν = viscosidad cinemática
α = Difusividad térmica
ρ = Densidad del fluido
El número de Prandtl (Pr) es independiente de la longitud. Depende de la propiedad, el tipo y el estado del fluido. Da la relación entre la viscosidad y la conductividad térmica.
Los fluidos que tienen un número de Prandtl (Pr) en el espectro inferior son fluidos que fluyen libremente y generalmente poseen una alta conductividad térmica. Son excelentes como líquidos conductores de calor en intercambiadores de calor y aplicaciones similares. Los metales líquidos son brillantes en la transferencia de calor. A medida que aumenta la viscosidad, el número de Prandtl (Pr) aumenta y, por lo tanto, la capacidad de conducción de calor del fluido disminuye.
Significado físico del número de Prandtl
Durante la transferencia de calor entre la pared y un fluido que fluye, el calor se transfiere desde una pared de alta temperatura al fluido que fluye a través de una capa límite de impulso que comprende la sustancia del fluido a granel y una capa límite de transición y térmica que se compone de película estacionaria. En la película estancada, la transferencia de calor se produce por conducción en el fluido. Se debe tener en cuenta la importancia del número de Prandtl (Pr) del fluido que fluye, ya que relaciona la capa límite del momento con la térmica durante la transferencia de calor a través del fluido.
cuando el número de Prandtl (Pr) tiene valores pequeños, Pr << 1, representa que la difusividad térmica que domina sobre la difusividad del momento y el metal líquido tiene un número de Prandtl (Pr) más bajo y el calor se difunde significativamente más rápido en eso. La capa límite térmica tiene una mayor comparación de espesor de la capa límite basada en la velocidad en el metal líquido.
De manera similar, para valores grandes del número de Prandtl (Pr), Pr >> 1, la difusividad del momento domina sobre la difusividad térmica. los aceites tienen un número de Prandtl (Pr) más alto y el calor se difunde lentamente en los aceites. La capa límite térmica tiene un espesor menor en relación con la capa límite de velocidad en los aceites.
En el caso del mercurio líquido, la conducción de calor es más dominante en comparación con la convección. Por tanto, la difusividad térmica es dominante en el mercurio. Aunque, para el aceite de motor, la convección es altamente efectiva en la transferencia de calor desde un área de alta temperatura en comparación con el caso de conducción pura, por lo tanto, la difusividad del momento es un parámetro importante en el aceite de motor.
Los gases se encuentran en el medio de este espectro. Su número de Prandtl (Pr) es aproximadamente 1. La capa límite térmica tiene el mismo espesor en relación con la capa límite de velocidad.
La relación de la capa límite térmica a la cantidad de movimiento sobre una placa plana viene dada por la siguiente ecuación
δt/δ = PR-1/3 0.6Pr<50
Número de Prandtl magnético
El número de Prandtl magnético es un número adimensional que da la relación entre la difusividad del momento y la difusividad magnética. Es la relación entre la tasa de difusión viscosa y la tasa de difusión magnética. Generalmente ocurre en magnetohidrodinámica. También se puede evaluar como la relación entre el número de Reynold magnético y los números de Reynold.
Prm = ν/η
Prm = Rem/Re
Dónde,
Rem es el magnético Número de Reynolds
Re es el número de Reynolds
ν es la tasa de difusión viscosa
η es la tasa de difusión magnética
Número de Prandtl Transferencia de calor
cuando el número de Prandtl (Pr) tiene valores pequeños, Pr << 1, representa la difusividad térmica que domina sobre la difusividad del momento. El metal líquido tiene un número de Prandtl (Pr) más bajo y el calor se disemina muy rápidamente en el metal líquido y la capa límite térmica es mucho más gruesa en comparación con la capa límite de velocidad en el metal líquido.
De manera similar, para valores grandes del número de Prandtl (Pr), Pr >> 1, la difusividad del momento domina sobre la difusividad térmica. los aceites tienen un número de Prandtl (Pr) más alto y el calor se difunde lentamente en los aceites. La capa límite térmica tiene un espesor menor en relación con la capa límite de velocidad en los aceites.
En el caso del mercurio líquido, la conducción de calor es más dominante en comparación con la convección. Por tanto, la difusividad térmica es dominante en el mercurio. Aunque, para el aceite de motor, la convección es altamente efectiva en la transferencia de calor desde un área de alta temperatura en comparación con la puramente conductora, por lo tanto, la difusividad del momento es importante en el aceite del motor.
Los gases se encuentran en el medio de este espectro. Su número de Prandtl (Pr) es aproximadamente 1. La capa límite térmica tiene el mismo espesor en relación con la capa límite de velocidad.
La relación de la capa límite térmica a la cantidad de movimiento sobre una placa plana viene dada por la ecuación
δt/δ = PR-1/3 0.6Pr<50
Número de Prandtl turbulento
El turbulento número de Prandtl Prt es un término adimensional. Es la relación entre la difusividad del remolino del momento y la difusividad del remolino de transferencia de calor y se utiliza para la evaluación de la transferencia de calor para la condición de flujo de la capa límite turbulenta.
¿Depende el coeficiente de transferencia de calor del número de Prandtl?
El coeficiente de transferencia de calor también se calcula mediante el número de Nusselt. Esto está representado por la relación entre la transferencia de calor por convección y la transferencia de calor por conducción.
Para convección forzada,
Nμ = hLc/K
Dónde,
h = el calor convectivo transferir coeficiente
Lc = la longitud característica,
k = la conductividad térmica del fluido.
Además, el número de Nusselt es la función del número de Reynold y el número de Prandtl (Pr). Por lo tanto, Cambio en el número de Prandtl (Pr) cambia el Número de Nusselt y por lo tanto el coeficiente de transferencia de calor.
¿El número de Prandtl cambia con la presión?
Se supone que el número de Prandtl (Pr) es independiente de la presión. El número de Prandtl (Pr) es una función de la temperatura ya que μ, Cp son función de la temperatura pero una función muy débil de la presión.
Efecto del número de Prandtl en la capa límite | Efecto del número de Prandtl en transferencia de calor
cuando el número de Prandtl (Pr) tiene valores pequeños, Pr << 1, representa la difusividad térmica que domina sobre la difusividad del momento. Los metales líquidos tienen un número de Prandtl (Pr) más bajo y el calor se difunde muy rápidamente en los metales líquidos. La capa límite térmica tiene un mayor espesor en relación con la capa límite de velocidad en metales líquidos.
De manera similar, para valores grandes del número de Prandtl (Pr), Pr >> 1, la difusividad del momento domina sobre la difusividad térmica. los aceites tienen un número de Prandtl (Pr) más alto y el calor se difunde lentamente en los aceites. La capa límite térmica tiene un espesor menor en relación con la capa límite de velocidad en los aceites.
Para el mercurio líquido, la conducción de calor es más dominante en comparación con la convección. Por tanto, la difusividad térmica es dominante en el mercurio.
Los gases se encuentran en el medio de este espectro. Su número de Prandtl (Pr) es aproximadamente 1. La capa límite térmica tiene el mismo espesor en relación con la capa límite de velocidad.
Número de Prandtl de aire
El número de Prandtl (Pr) para Air se proporciona a continuación en la tabla
Prandtl (Pr) número de aire a 1 atm de presión, la temperatura ° C se da como:
| Temperatura | Pr |
| [° C] | Sin dimensiones |
| -100 | 0.734 |
| -50 | 0.720 |
| 0 | 0.711 |
| 25 | 0.707 |
| 50 | 0.705 |
| 100 | 0.701 |
| 150 | 0.699 |
| 200 | 0.698 |
| 250 | 0.699 |
| 300 | 0.702 |
Número de Prandtl de agua a diferentes temperaturas
El número de Prandtl (Pr) de agua en forma líquida y de vapor a 1 atm de presión se muestra a continuación:
| Temperatura | Número de pr |
| [° C] | Sin dimensiones |
| 0 | 13.6 |
| 5 | 11.2 |
| 10 | 9.46 |
| 20 | 6.99 |
| 25 | 6.13 |
| 30 | 5.43 |
| 50 | 3.56 |
| 75 | 2.39 |
| 100 | 1.76 |
| 100 | 1.03 |
| 125 | 0.996 |
| 150 | 0.978 |
| 175 | 0.965 |
| 200 | 0.958 |
| 250 | 0.947 |
| 300 | 0.939 |
| 350 | 0.932 |
| 400 | 0.926 |
| 500 | 0.916 |
Número Prandtl de etilenglicol
El número de Prandtl (Pr) del etilenglicol es Pr = 40.36.
Número de Prandtl de aceite | Número de Prandtl de aceite de motor
El número de Prandtl (Pr) para el aceite se encuentra entre el rango de 50-100,000
El número Prandtl (Pr) de aceite de motor a una presión de 1 atm se indica a continuación:
Tabla de números de Prandtl
| Temperatura (K) | Número de pr |
| 260 | 144500 |
| 280 | 27200 |
| 300 | 6450 |
| 320 | 1990 |
| 340 | 795 |
| 360 | 395 |
| 380 | 230 |
| 400 | 155 |
Número de Prandtl de hidrógeno
El número Prandtl (Pr) de hidrógeno a 1 atm de presión y a 300 K es 0.701
Número de Prandtl de gases | Número de Prandtl de argón, criptón, etc.
Número de Prandtl de metales líquidos y otros líquidos
Número de Prandtl de benceno
El número de Prandtl (Pr) de benceno a 300 K es 7.79.
CO2 Número Prandtl
El número Prandtl (Pr) de hidrógeno a 1 atm de presión es 0.75
Número de Prandtl de etano
El número de Prandtl (Pr) de etano es 4.60 en forma líquida y 4.05 en forma gaseosa
Número de gasolina Prandtl
El número Prandtl (Pr) de gasolina es 4.3
Número de glicerina Prandtl
El número de Prandtl (Pr) de glicerina se encuentra entre el rango de 2000-100,000
Algunas preguntas frecuentes importantes
P.1 ¿Cómo se calcula el número de Prandtl?
Respuesta: Pr Number se puede calcular usando la fórmula
Pr = µCp/K
Lugar:
- μ = viscosidad dinámica
- Cp = Calor específico del fluido tomado en consideración
- k = Conductividad térmica del fluido
P.2 ¿Cuál es el valor del número de Prandtl para metales líquidos?
Respuesta: El número de Prandtl (Pr) para metales líquidos es extremadamente bajo. Pr <<< 1. Por ejemplo, en el mercurio líquido tiene un número de Prandtl (Pr) = 0.03 que representa que la conducción de calor es más dominante en comparación con la convección. Por lo tanto, la difusividad térmica es dominante en Mercurio.
P.3 ¿Cuál es el número de Prandtl de agua?
Respuesta: El número de Prandtl (Pr) de agua en forma líquida y de vapor a 1 atm de presión se muestra a continuación:
| Temperatura | Número de Prandtl (Pr) |
| [° C] | Sin dimensiones |
| 0 | 13.6 |
| 5 | 11.2 |
| 10 | 9.46 |
| 20 | 6.99 |
| 25 | 6.13 |
| 30 | 5.43 |
| 50 | 3.56 |
| 75 | 2.39 |
| 100 | 1.76 |
| 100 | 1.03 |
| 125 | 0.996 |
| 150 | 0.978 |
| 175 | 0.965 |
| 200 | 0.958 |
| 250 | 0.947 |
| 300 | 0.939 |
| 350 | 0.932 |
| 400 | 0.926 |
| 500 | 0.916 |
P.4 ¿Qué representa el número de Prandtl?
Respuesta: Durante la transferencia de calor entre una barrera de pared y un fluido, el calor se transfiere desde una barrera de alta temperatura al fluido a través de una capa límite de momento. Esto incluye fluidos y una capa límite de transición y térmica que se compone de película. En la película estancada, la transferencia de calor ocurre por conducción del fluido en ese momento. El Pr número del fluido que fluye, es la relación que se tiene en cuenta entre la capa límite de momento y la capa límite térmica.
P.5 ¿que es el número Prandtl para Steam?
Respuesta: El número de Prandtl (Pr) para vapor a 500 C es 0.916.
P.6 ¿cuál es el número de Prandtl para el helio?
Respuesta: El número Prandtl (Pr) de helio es 0.71
P.7 ¿cuál es el número de Prandtl para oxígeno?
Respuesta: El número de Prandtl (Pr) de oxígeno es 0.70
P.8 ¿Cuál es el número de Prandtl para el sodio?
Respuesta: El número de Prandtl (Pr) de sodio es 0.01
P.9 ¿Cómo se relaciona el número de Prandtl con la viscosidad cinemática y la difusividad térmica?
Respuesta: El Número de Prandtl (Pr) está bien definido como la relación entre la difusividad del momento y la difusividad térmica.
Su fórmula viene dada por:
La fórmula del número Pr viene dada por
Pr = Difusividad de momento/ Difusividad térmica
Pr = µCp/K
PR = μ/a
Lugar:
μ = viscosidad dinámica
Cp = Calor específico del fluido tomado en consideración
k = Conductividad térmica del fluido
ν = viscosidad cinemática
ν = µ/ρ
α = Difusividad térmica
α = K/ρCp
ρ = Densidad del fluido
De la fórmula anterior podemos decir que el Número de Prandtl (Pr) es inversamente proporcional a Difusividad térmica y directamente proporcional a la viscosidad cinemática.
P.10 ¿Hay algún fluido que tenga un número de Prandtl en el rango de 10 20 excepto el agua?
Respuesta: Hay cierto número de fluidos que tiene un número de Prandtl (Pr) en el rango de 10-20. Se enumeran a continuación:
- Ácido acético [Pr = 14.5] a 15 ° C y [Pr = 10.5] a 100 ° C
- Agua [Pr = 13.6] a 0 ° C
- El alcohol n-butílico es [Pr = 11.5] a 100 C
- Etanol [Pr = 15.5] a 15 ° C y [Pr = 10.1] a 100 ° C
- Nitrobenceno [Pr = 19.5] a 15 ° C
- Ácido sulfúrico en una concentración alta de aproximadamente el 98% [Pr = 15] a 100 ° C
Para saber acerca de Simply Supported Beam (haga clic aquí)y viga en voladizo (Haga clic aquí)
Soy Hakimuddin Bawangaonwala, ingeniero de diseño mecánico con experiencia en diseño y desarrollo mecánico. He completado la maestría en tecnología en ingeniería de diseño y tengo 2.5 años de experiencia en investigación. Hasta ahora publicado Dos artículos de investigación sobre torneado duro y análisis de elementos finitos de accesorios de tratamiento térmico. Mi área de interés es el diseño de máquinas, resistencia de materiales, transferencia de calor, ingeniería térmica, etc. Competente en software CATIA y ANSYS para CAD y CAE. Aparte de la investigación.
