Liczba Prandtla (najczęściej oznaczana symbolem Pr) to bezwymiarowa wielkość fizyczna, stosowana w mechanice płynów i w wymianie ciepła. Określa ona stosunek dyfuzji pędu - do dyfuzji ciepła w danym ośrodku, czyli porównuje, jak szybko w płynie rozprzestrzenia się prędkość przepływu w porównaniu do temperatury. Na pierwszy rzut oka brzmi skomplikowanie.
W ujęciu matematycznym liczba Prandtla jest definiowana jako:
Pr = ν / α
gdzie
Liczba Prandtla informuje, jak zachowują się warstwy przyścienne w przepływie cieczy lub gazu - np. w wymiennikach ciepła czy skraplaczach pomp ciepła. W praktyce pokazuje, czy w danym płynie szybciej „rozchodzi się” ruch, czy ciepło - a to ważne aby doskonalić właśnie urządzenia kojarzone z rewolucją w branży grzewczej, jaką przyniosły pompy ciepła. Jednak nie tylko pompy ciepła - także mniej zaawansowane urządzenia.
W praktyce:
Dzięki temu - wartość pozwala przewidywać charakter wymiany ciepła w przepływach laminarnych i turbulentnych - i lepiej dostosować komponenty systemu, celem maksymalizacji wydajności. Pozornie - zagłębianie się w niepotrzebne szczegóły, w praktyce kolejna cegiełka do udoskonalenia systemów grzewczych.
Jak często bywa w tego typu okryciach i zjawiskach - nosi ono nazwę na część jednego z pierwszych jego badaczy i w zasadzie odkrywcy. Był to niemiecki naukowiec Ludwik Prandlt - żyjący w latach 1875-1953.
Zajmował się badaniami przepływu płynów, wymiany ciepła i warstw przyściennych. Wprowadził do fizyki szereg pojęć używanych do dziś, głównie w hydrodynamice i termodynamice. Jednym z nich jest właśnie liczba Prandtla, która opisuje właśnie stosunek dyfuzji pędu do dyfuzji ciepła w płynie.
Różne media mają charakterystyczne wartości liczby Prandtla:
Te różnice mają ogromne znaczenie przy projektowaniu instalacji grzewczych, chłodniczych i przemysłowych - w zależności z jakim medium mają pracować.
Liczba Prandtla jest szeroko wykorzystywana w obliczeniach inżynierskich, szczególnie w zagadnieniach związanych z wymianą ciepła i przepływem płynów - ale spokojna głowa, nie jest konieczne by znać to zagadnienie dokładnie by być dobrym fachowcem w zakresie hydrauliki. Raczej jest to wiedza przydatna projektantom.
Stosuje się ją m.in. przy:
Jest ona często używana razem z innymi liczbami bezwymiarowymi, takimi jak liczba Reynoldsa czy Nusselta.
W kontekście wymienników ciepła liczba Prandtla pomaga określić efektywność przekazywania ciepła między płynem a powierzchnią wymiany. Wpływa ona na grubość warstwy termicznej - oraz na dobór odpowiednich korelacji obliczeniowych.
Dzięki uwzględnieniu liczby Prandtla możliwe jest precyzyjniejsze projektowanie urządzeń, które są bardziej wydajne energetycznie i lepiej dopasowane do warunków pracy. Dzięki temu możliwe jest wyprodukowanie wymiennika ciepła małego - ale zarazem bardzo wydajnego - takiego jak dzisiejsze wymienniki płytowe.
BLOG:
Niedowymiarowanie wymiennika ciepła - co to oznacza w praktyce?
Przewymiarowanie wymiennika ciepła - czemu to służy?
Izolacja termiczna wymiennika ciepła płytowego - czy jest potrzebna? Czy coś realnie zmienia?
Jaki wymiennik ciepła do basenu?
Jak dobrać wymiennik ciepła do kotła gazowego?
Jak prawidłowo podłączyć wymiennik płytowy Nordic Tec? Czy można zamienić kierunki przepływów z tabliczki znamionowej?
Zostaw komentarz