比贊數

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比贊数Be)是得名自杜克大学教授Template:Le無量綱,有二種比贊数,分別用在熱力學流體力學中。

熱力學

熱力學中的比贊数是热传不可逆性和總不可逆性(因為热传及流體摩擦力)之間的比例:[1]

Be=S˙'gen,ΔTS˙'gen,ΔT+S˙'gen,Δp

其中

S˙'gen,ΔT是因為热传產生的
S˙'gen,Δp是因為流體摩擦力產生的熵

流體力學、熱傳學及質傳學

流體力學的比贊數是沿著長度L管道的無因次壓力差:[2]

Be=ΔPL2μν

其中

μ粘度
ν是動量扩散率(運動粘度)

熱傳學的比贊數是沿著長度L管道的無因次壓力差:[3]

Be=ΔPL2μα

其中

μ是粘度
α熱扩散率

比贊数在強制對流中的角色和瑞利数自然對流中的角色相近。

質傳的比贊數是沿著長度L的管道無因次壓力差:[4]

Be=ΔPL2μD

其中

μ是粘度
α質傳擴散率

若在Template:Le的條件下(Le = Pr = Sc = 1),以上三種Bejan数都相同。

阿瓦德(Awad)和拉赫(Lage)[5]提出了另一個修改版的比贊数,最早是從巴塔查爾吉(Bhattacharjee)和格羅赫德勒(Grosshandler)針對動量過程的研究所產生的,這種比贊数中不使用粘度,而用流體密度和動量扩散率的乘積來代替。此作法一方面更接近物理特性,而且此無因次量可以不受粘度影響。這種簡化也可以將比贊数延伸到其他的擴散過程中,例如熱傳,只要更換擴散係數即可。因此也可以產生通用的比贊数,描述壓力差和擴散之間的關係。已證明此通用形式對於符合Template:LeLe = Pr = Sc = 1)的過程,會有類似的結果,也就是表示動量、能量及特定物質質量的比贊数會是相同的值。

因此,比贊数更中性的定義如下:

Be=ΔPL2ρδ2

其中

ρ流體密度
δ為要考慮過程的擴散係數

此外,阿瓦德[6]比較哈根數及流體力學的比贊數,兩者的物理意義是不同的,哈根數是無因次的壓力梯度,而比贊數是無因次的壓力差。不過若哈根數的特徵長度(l)等於比贊數的流體長度(L), 因此在哈根-泊肅葉流中的比贊數可以用下式來定義

Be=32ReL3d3

其中

Re雷諾數
L為流體長度
d為管路直徑

此處的比贊數也是無因次量。

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參考資料

Template:Reflist

Template:NonDimFluMech