Péclet-Zahl

Die Péclet-Zahl $Pe$ (nach Jean Claude Eugène Péclet) ist eine dimensionslose Kennzahl, welche bei Transportprozessen das Verhältnis von advektiven zu diffusiven Flüssen auf einer charakteristischen Länge $L$ wiedergibt. Sie wird sowohl bei Fragen des Wärme- wie des Stoffübergangs verwendet.

Wärmetransport

In der Thermodynamik entspricht die Péclet-Zahl dem Produkt von Reynolds-Zahl $Re$ und Prandtl-Zahl $Pr$ und ist definiert als:

$Pe=\frac{L\cdot v}{a}=\frac{L\cdot v\cdot \rho \cdot c_p}{\lambda }=Re\cdot Pr$

mit

• $L$ – charakteristische Länge (SI-Einheiten: m)
• $v$ – Geschwindigkeit (SI-Einheiten: m/s)
• $a$ – Temperaturleitfähigkeit (SI-Einheiten: m²/s)
• $\rho$ – Dichte (SI-Einheiten: kg/m³)
• $c_p$ – spezifische Wärmekapazität (SI-Einheiten: J/(kg K))
• $\lambda$ – Wärmeleitfähigkeit (SI-Einheiten: W/(m K)).

Siehe auch: Wärmeübertragung, Wärmeübergangszahl

Stofftransport

Aufgrund der Analogie zwischen Wärme- und Stoffübergängen wird zur Beschreibung von Stofftransportvorgängen eine Péclet-Zahl definiert, die sich als Produkt von Reynolds-Zahl $Re$ und Schmidt-Zahl $Sc$ ergibt:

$P{e}^{\prime }=\frac{L\cdot v}{D}=Re\cdot Sc$

mit

• dem Diffusionskoeffizienten $D$ (SI-Einheiten: m²/s).

Nur um den Unterschied zum Wärmeübergang kenntlich zu machen ist diese Péclet-Zahl hier gestrichen gekennzeichnet.

Numerik

Die Péclet-Zahl wird z. B. angewendet bei der numerischen Berechnung von Transportprozessen. Aufgrund des gleichzeitigen Vorkommens von advektiven und diffusiven Flüssen sind die beschreibenden Differentialgleichungen von einem gemischt hyperbolisch-parabolischem Typ. Die Berechnung der Péclet-Zahl erlaubt dann eine Abschätzung, welcher Typ überwiegt, und daher die Wahl eines geeigneten numerischen Verfahrens.