07-03-2024 - Physics - Adimensionalization of natural convection [EN]-[IT]
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07-03-2024 - Physics - Adimensionalization of natural convection [EN]-[IT]
Basic concepts
Thermodynamics is a very broad branch of physics. To be able to understand it, you need to have some basic concepts in mind. Below I indicate some of them.
Black body
In physics, a neo body is an ideal body that absorbs all the radiant thermal energy incident on it, whatever the spectral and spatial distribution of the incident radiation.
Blackbody is the perfect absorber.
Monochromatic or spectral emission
Monochromatic emission is a function of the thermodynamic state of the emitting surface
Grey body
The gray body is a model according to which the spectral emittance, at a temperature T, is constant throughout the wavelength range.
Natural convection dimensionless
By studying the momentum equation we know that this is similar to that of forced convection, but in this case the mass forces cannot be neglected.
We then take into consideration the budget written as follows derived from the formula written above:
Where β is the expansion coefficient and represents the percentage change in density for a change in temperature (it has a dimension equal to the inverse of a temperature)
The expansion coefficient β is represented below
We start from the concept that in natural convection it is not possible to define a reference speed a priori, therefore the balance equation written first in the X direction becomes as follows.
Below is the convective term taken from the formula above, whose effect is qualified by Lr
Now we make use of the Grashof number to rewrite the momentum balance.
momentum balance
energy balance
Conclusions
In the context of natural convection, here too, we must distinguish between laminar motion and turbulent motion.
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Have you ever studied natural convection?
07-03-2024 - Fisica - Adimensionalizzazione convezione naturale [EN]-[IT]
Concetti base
La termodinamica è un ramo della fisica molto ampio. Per riuscire a comprenderlo bisogno avere bene in menti alcuni concetti base. Qui di seguito ne indico alcuni.
Corpo nero
In fisica un corpo neo è un corpo ideale che assorbe tutta l'energia termica raggiante incidente su di esso, qualsiasi sia la distribuzione spettrale e spaziale della radiazione incidente.
Il corpo nero è l'assorbitore perfetto.
L'emittenza monocromatica o spettrale
L'emittenza monocromatica è una funzione dello stato termodinamico della superficie emittente
Corpo grigio
Il corpo grigio è un modello secondo il quale l'emittenza spettrale, ad una temperatura T, è costante in tutto il campo delle lunghezze d'onda.
Adimensionalizzazione convezione naturale
Studiando l’equazione della quantità di moto sappiamo che questa è simile a quella della convezione forzata, ma in questo caso non si possono trascurare le forze di massa.
Prendiamo poi in considerazione il bilancio scritto come segue derivato dalla formula scritta sopra:
Dove β è il coefficiente di espansione e rappresenta la variazione percentuale di densità per una variazione di temperatura (ha dimensione pari all’inverso di una temperatura)
Qui di seguito è rappresentato il coefficiente di espansione β
Partiamo dal concetto che nella convezione naturale non è possibile definire a priori una velocità di riferimento, quindi l’equazione di bilancio scritta prima in direzione X diventa come segue.
Qui di seguito il termine convettivo preso dalla formula qui sopra, il cui effetto è qualificato da Lr
Ora ci avvaliamo del numero di Grashof per riscrivere il bilancio della quantità di moto.
bilancio della quantità di moto
bilancio dell'energia
Conclusioni
Nell’ambito della convezione naturale, anche qui, dobbiamo distinguere tra moto laminare e moto turbolento.
Domanda
Avete mai studiato la convezione naturale?
THE END
You look like a Professor of Physics to me. It was my favt subject till high school but after that i switched to I.T. But you are doing great.
Thanks for stopping by, I'm not a professor, I like physics. In this article I talk about dimensionlessness. Let's put the formulas aside. The main concept is that of dimensionality which is a mathematical simplification in which the variables are grouped with the aim of decreasing the independent variables.
Please, about the gray body and black body, what kind of body are they
I’m sure they are not human bodies so please I wish to know that part
Here I am ready to answer. By black body and gray body we mean two ideal bodies which in physics have precise characteristics. They are neither human bodies nor real objects.
A black body is an ideal body that absorbs all the radiant thermal energy incident on it, whatever the spectral and spatial distribution of the incident radiation. The black body is therefore the perfect absorber.
By gray body we mean a model according to which the spectral emission, at a certain temperature T, is constant throughout the wavelength range.
The formulas quite look pretty much and wondering how it will be easy to understand all
Dimensionlessness is one of the things that I think is quite complex. Dimensionlessization is the action needed to reduce formulas and make them less complicated, but for me it is complicated to do so. A contradiction
You guys love constants, just kidding. THis is important knowledge that helps us understand many processes in nature!
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Thanks for support, Perhaps the most interesting thing about this lesson is Grashof's number. The Grashof number is a dimensionless group used in transport phenomena to study heat transfer by natural convection. I report it below
Quite easy and pretty straight forward to understand and assimilate
In this post I talk about dimensionlessness. The main concept is that dimensionlessness is a mathematical simplification in which variables are grouped with the aim of decreasing the independent variables. In this article we talk about the Grashof number which is a dimensionless group used in the study of heat transmission by natural convection. I report this number below.
The most classic mistake is to write the Grashof number without putting v squared. I highlight the omission which is often made by writing it in a dotted way.
!discovery 20
Grazie Liberty, probabilmente le adimensionalizzazioni le hai studiate anche tu. Mettiamo da parte le formule. Il concetto principale è quello dell'adimensionalizzazione che è una semplificazione matematica in cui sono raggruppate le variabili con lo scopo di diminuire le variabili indipendenti. In questa maniera le formule risultano meno complessa da leggere e da gestire.