Prandtl Number: Kunci untuk Memahami Aliran Fluida dan Transfer Panas

Memahami Bilangan Prandtl dalam Mekanika Fluida

Angka Prandtl adalah parameter tak berdimensi dasar dalam mekanika fluida, dilambangkan dengan PrAngka ini sangat penting dalam memahami perilaku aliran fluida dan perpindahan panas. Itu dihitung menggunakan rumus:

Untuk memecah setiap komponen dari rumus ini dan mengeksplorasi signifikansinya:

Rincian Formula

• v (viskositas dinamis): Mengukur resistensi internal fluida terhadap aliran dan biasanya diukur dalam Pascal-detik (Pa·s) atau kg/(m·s). Misalnya, madu memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan dengan air.
• cp (kapasitas panas spesifik): Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu unit massa zat sebesar satu derajat Celsius (atau satu Kelvin). Diukur dalam Joule per kilogram per Kelvin (J/(kg·K)).
• k (konduktivitas termal): Laju di mana panas melewati suatu bahan, diukur dalam Watt per meter per Kelvin (W/(m·K)). Misalnya, logam memiliki konduktivitas termal yang tinggi.

Input dan Output

Mari kita ilustrasikan ini dengan contoh yang melibatkan air pada suhu ruang:

• Nilai Masukan:
  • v = 0,001 Pa·s (viskositas dinamis air)
  • cp = 4186 J/(kg·K) (kapasitas kalor spesifik air)
  • k = 0,6 W/(m·K) (konduktivitas termal air)
• Perhitungan:
  Pr = (0.001 Pa·s × 4186 J/(kg·K)) / 0.6 W/(m·K) = 6.9767
• {
  • Pr = 6.9767 (Tanpa Dimensi)

Aplikasi Kehidupan Nyata

Bayangkan merancang sistem pendingin untuk mesin mobil balap. Angka Prandtl akan signifikan dalam memutuskan jenis pendingin yang diperlukan untuk dissipasi panas yang efisien. Angka Prandtl yang lebih rendah dapat menunjukkan bahwa fluida mentransfer panas dengan cepat relatif terhadap laju di mana ia dicampur atau dipindahkan, yang dapat bermanfaat untuk memastikan mesin tidak cepat overheat selama balapan.