El número de Péclet ( Pe ) es una clase de números adimensionales relevantes en el estudio de los fenómenos de transporte en un continuo. Lleva el nombre del físico francés Jean Claude Eugène Péclet . Se define como la relación entre la tasa de advección de una cantidad física por el flujo y la tasa de difusión de la misma cantidad impulsada por un gradiente apropiado. En el contexto de la transferencia de especies o masa , el número de Péclet es el producto del número de Reynolds y el número de Schmidt . En el contexto de los fluidos térmicos , el número de Peclet térmico es equivalente al producto de laNúmero de Reynolds y número de Prandtl .
El número de Péclet se define como:
Para la transferencia de masa, se define como:
Dicha relación también se puede reescribir en términos de tiempos, como una relación entre los intervalos temporales característicos del sistema:
Para la difusión ocurre en un tiempo mucho más largo en comparación con la convección, por lo que el último de los dos fenómenos predomina en el transporte de masa.
Para la transferencia de calor, el número de Péclet se define como:
donde L es la longitud característica , u la velocidad del flujo local , D el coeficiente de difusión másica , Re el número de Reynolds , Sc el número de Schmidt , Pr el número de Prandtl y α la difusividad térmica ,
donde k es la conductividad térmica , ρ la densidad y c p la capacidad calorífica específica .
En aplicaciones de ingeniería, el número de Péclet suele ser muy grande. En tales situaciones, la dependencia del flujo de las ubicaciones aguas abajo se reduce y las variables en el flujo tienden a convertirse en propiedades "unidireccionales". Así, al modelar determinadas situaciones con números de Péclet elevados, se pueden adoptar modelos computacionales más simples. [1]
Un flujo a menudo tendrá diferentes números de Péclet para calor y masa. Esto puede conducir al fenómeno de convección de doble difusión .
En el contexto del movimiento de partículas, el número de Péclet también se ha llamado número de Brenner , con el símbolo Br , en honor a Howard Brenner . [2]
El número de Péclet también encuentra aplicaciones más allá de los fenómenos de transporte, como una medida general de la importancia relativa de las fluctuaciones aleatorias y del comportamiento promedio sistemático en sistemas mesoscópicos [3]
Ver también
Referencias
- ^ Patankar, Suhas V. (1980). Transferencia numérica de calor y flujo de fluidos . Nueva York: McGraw-Hill. pag. 102. ISBN 0-89116-522-3.
- ^ Promovido por SG Mason en publicaciones desde alrededor de 1977 en adelante, y adoptado por varios otros. [ quien? ]
- ^ Gommes, Cedric; Tharakan, Joe (2020). "El número Péclet de un casino: difusión y convección en un contexto de juego" . Revista estadounidense de física . 88 : 439. doi : 10.1119 / 10.0000957 .