Калькулятор числа Прандтля

Число Прандтля — безразмерная характеристика текучей среды, сравнивающая диффузию импульса с температуропроводностью. Оно названо в честь Людвига Прандтля и обозначается Pr. Наиболее удобная инженерная форма: Pr = μcp / k, где μ — динамическая вязкость, cp — удельная теплоёмкость при постоянном давлении, k — теплопроводность. Если свойства выражены в совместимых единицах СИ, размерности сокращаются и результат не имеет единицы измерения. Это позволяет сравнивать теплообмен в средах, сильно различающихся по физическим масштабам и условиям работы. Низкое число Прандтля означает, что тепло распространяется в среде быстрее импульса. Характерный пример — жидкие металлы с высокой теплопроводностью. Высокое число означает, что импульс распространяется легче тепла, из-за чего тепловой пограничный слой тоньше скоростного. Масла часто имеют высокие значения из-за значительной вязкости и умеренной теплопроводности. Для воздуха и многих других газов значение близко к 0.7, а для воды около комнатной температуры обычно составляет примерно 7. Это ориентиры, а не константы: каждое свойство меняется с температурой, а иногда и с давлением. Инженеры используют число Прандтля в корреляциях вынужденной и естественной конвекции. Оно встречается вместе с числами Рейнольдса, Нуссельта, Грасгофа и Рэлея при оценке коэффициентов теплоотдачи в трубах, теплообменниках, системах охлаждения электроники, отопления и кондиционирования, двигателях и химических процессах. Значение помогает оценить развитие скоростного и теплового пограничных слоёв. Само по себе оно не даёт коэффициент теплоотдачи, но обеспечивает важное отношение свойств среды для корреляции, выбранной с учётом геометрии и режима течения. Для надёжного расчёта определяйте все три свойства при одной представительной температуре и одном давлении. Сочетание вязкости при комнатной температуре с теплопроводностью при высокой может дать результат, не соответствующий реальному состоянию среды. В показанных полях динамическая вязкость задаётся в паскаль-секундах, удельная теплоёмкость — в джоулях на килограмм-кельвин, теплопроводность — в ваттах на метр-кельвин. Эквивалентные согласованные единицы также математически допустимы, но значения в сантипуазах, килоджоулях и других системах нужно предварительно перевести. Калькулятор вычисляет стандартное отношение без эмпирических поправок и скрытых допущений. Он полезен для проверки таблиц свойств, подготовки расчётов конвекции, сравнения вариантов охлаждающих жидкостей и проверки учебных задач. Поскольку реальные свойства меняются непрерывно, а опубликованные таблицы могут использовать разные методы интерполяции, сохраняйте не больше значащих цифр, чем позволяет наименее точный ввод. Для ответственного теплового проектирования используйте проверенные данные свойств и полную корреляцию, требуемую применимым инженерным стандартом.