Calculateur du nombre de Prandtl

Le nombre de Prandtl est une propriété sans dimension d'un fluide qui compare la diffusivité de quantité de mouvement à la diffusivité thermique. Nommé en l'honneur de Ludwig Prandtl, il se note Pr. Sa forme la plus pratique en ingénierie est Pr = μcp / k, où μ est la viscosité dynamique, cp la capacité thermique massique à pression constante et k la conductivité thermique. Lorsque les propriétés sont exprimées dans des unités SI compatibles, les dimensions s'annulent et le résultat n'a pas d'unité. Il permet ainsi de comparer le comportement thermique de fluides dont les échelles physiques et les conditions de fonctionnement diffèrent fortement. Un faible nombre de Prandtl signifie que la chaleur se diffuse plus vite que la quantité de mouvement dans le fluide. Les métaux liquides en sont des exemples typiques grâce à leur forte conductivité thermique. Un nombre élevé signifie que la quantité de mouvement se propage plus facilement que la chaleur, produisant une couche limite thermique plus mince que la couche limite de vitesse. Les huiles ont souvent des valeurs élevées en raison de leur viscosité importante et de leur conductivité thermique modeste. L'air et de nombreux autres gaz sont proches de 0.7, tandis que l'eau à température ambiante est souvent autour de 7. Ces valeurs sont indicatives, car chaque propriété varie avec la température et parfois avec la pression. Les ingénieurs utilisent le nombre de Prandtl dans les corrélations de convection forcée et naturelle. Il apparaît avec les nombres de Reynolds, Nusselt, Grashof et Rayleigh pour estimer les coefficients de convection dans les conduites, échangeurs, systèmes de refroidissement électronique, équipements de chauffage et climatisation, moteurs et procédés chimiques. Il aide à comprendre le développement des couches limites de vitesse et de température. Il ne fournit pas directement un coefficient de transfert thermique, mais apporte un rapport essentiel de propriétés du fluide à la corrélation choisie pour une géométrie et un régime d'écoulement. Pour un calcul fiable, obtenez les trois propriétés à la même température et à la même pression représentatives. Associer une viscosité à température ambiante à une conductivité à haute température peut produire un résultat ne correspondant à aucun état réel du fluide. Dans les champs affichés, la viscosité dynamique doit être exprimée en pascals-secondes, la capacité thermique massique en joules par kilogramme-kelvin et la conductivité thermique en watts par mètre-kelvin. D'autres unités cohérentes équivalentes fonctionnent aussi mathématiquement, mais les valeurs en centipoises, kilojoules ou autres systèmes doivent être converties au préalable. Ce calculateur applique le rapport canonique sans correction empirique ni hypothèse cachée. Il sert à contrôler des tables de propriétés, préparer des calculs de convection, comparer des fluides de refroidissement ou vérifier des exercices. Les propriétés réelles varient continuellement et les tables publiées peuvent employer différentes interpolations : ne conservez donc que le nombre de chiffres significatifs permis par la donnée la moins précise. Pour une conception thermique critique pour la sécurité, utilisez des propriétés validées et la corrélation complète exigée par la norme d'ingénierie applicable.