Il numero di Prandtl (solitamente indicato con il simbolo Pr) è una grandezza fisica adimensionale, utilizzata in fluidodinamica e nello scambio termico. Esso definisce il rapporto tra la diffusione della quantità di moto e la diffusione del calore in un dato mezzo, confrontando quindi la velocità con cui si propagano la velocità del flusso e la temperatura nel fluido. A primo acchito può sembrare complicato.
In termini matematici, il numero di Prandtl è definito come:
Pr = ν / α
dove
Il numero di Prandtl fornisce informazioni sul comportamento degli strati limite nel flusso di liquidi o gas - ad esempio negli scambiatori di calore o nei condensatori delle pompe di calore. In pratica, mostra se in un dato fluido si diffonde più rapidamente il movimento o il calore - e questo è importante per perfezionare proprio quei dispositivi associati alla rivoluzione nel settore del riscaldamento, portata dalle pompe di calore. Ma non solo le pompe di calore - anche dispositivi meno avanzati.
Nella pratica:
Grazie a ciò, il suo valore permette di prevedere la natura dello scambio termico nei flussi laminari e turbulenti - e di adattare meglio i componenti del sistema, al fine di massimizzarne l'efficienza. Apparentemente - un approfondimento in dettagli non necessari, in pratica un altro mattone per perfezionare i sistemi di riscaldamento.
Come spesso accade per scoperte e fenomeni di questo tipo, esso prende il nome in onore di uno dei suoi primi ricercatori e, in sostanza, scopritori. Si tratta del scienziato tedesco Ludwig Prandtl - vissuto tra il 1875 e il 1953.
Si occupò di ricerche sul flusso dei fluidi, sullo scambio termico e sugli strati limite. Introdusse in fisica una serie di concetti utilizzati ancora oggi, principalmente in idrodinamica e termodinamica. Uno di questi è proprio il numero di Prandtl, che descrive appunto il rapporto tra la diffusione della quantità di moto e la diffusione del calore in un fluido.
Diversi mezzi hanno valori caratteristici del numero di Prandtl:
Queste differenze hanno un'enorme importanza nella progettazione di impianti di riscaldamento, refrigerazione e industriali - a seconda del mezzo con cui devono operare.
Disponibile
Il numero di Prandtl è ampiamente utilizzato nei calcoli ingegneristici, specialmente in problematiche legate allo scambio termico e al flusso dei fluidi - ma tranquilli, non è necessario conoscere a fondo questo argomento per essere un buon tecnico nel campo dell'idraulica. Piuttosto, è una conoscenza utile ai progettisti.
Viene utilizzato, tra l'altro, per:
Viene spesso utilizzato insieme ad altri numeri adimensionali, come il numero di Reynolds o quello di Nusselt.
Nel contesto degli scambiatori di calore, il numero di Prandtl aiuta a determinare l'efficienza del trasferimento di calore tra il fluido e la superficie di scambio. Influisce sullo spessore dello strato termico e sulla scelta delle opportune correlazioni di calcolo.
Grazie alla considerazione del numero di Prandtl è possibile una progettazione più precisa dei dispositivi, che risultino più efficienti energeticamente e meglio adattati alle condizioni operative. Ciò permette di produrre scambiatori di calore di piccole dimensioni - ma al tempo stesso molto efficienti - come gli attuali scambiatori a piastre.
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