Hvad er Nusselt-nummeret?
Et Nusselt-nummer er produktet af en forholdssammenligning for varmeoverførsel mellem to væsker, hvor konvektionsvarmeoverførsel divideres med materialets varmeledningsevne i hvile. Det er et enhedsfrit tal, der i det væsentlige tilvejebringer en sammenligningshastighed for, hvor hurtigt varme overføres mellem materialer, hvor konvektion finder sted, eller en strøm af en gas eller væske, sammenlignet med grundlæggende varmeoverførsel ved ledning, hvor der er lille indre bevægelse af stof forekommer. Selvom Nusselt-tallet ofte bruges til at måle varmeoverførsel i væsker, kan det også bruges til at sammenligne konvektion til ledningsvarmeoverførselshastigheder mellem faste stoffer ved gasstrøm. Fundamentet for sammenligninger af varmeoverførsel i materialer blev etableret af Ernst Wilhelm Nusselt, en tysk maskiningeniør, der underviste i Dresden i begyndelsen af det 20. århundrede. Hans banebrydende arbejde inden for fluidmekanik på det tidspunkt resulterede i, at Nusselt-nummeret blev opkaldt efter ham.
En typisk konvektion Nusselt-tal ligning er Nu = hL / λ. Nu repræsenterer Nusselt-tallet, h er varmeoverførselskoefficienten, der kan måles i watt pr. Kvadratmeter gange temperaturen Kelvin (W / m 2 K). L er lig med længden af grænselaget i meter af et materiale, hvor varme overføres, og lambda (λ) repræsenterer materialets etablerede termiske ledningsevne i watt pr. Meter Kelvin eller W / mK. Målingen af Nusselt-nummervarmen er kun en måling på tværs af overfladegrænser og er direkte relateret til Newtons Cooling Law, hvorfra antallet også kan udledes.
Når Nusselt-korrelation er tæt på en værdi af en, indikerer dette en type varmeoverførselsstrøm kendt som laminær strømning eller sneglstrømning, hvilket indikerer, at meget lidt fluidbevægelse finder sted, og ledende varmetab er vigtigt. Når strømningshastighederne stiger, beskrives de som værende turbulente og kan ofte resultere i Nusselt-talværdier, der spænder fra 100 til op til 1.000. Enhver værdi for et Nusselt-tal mellem 100 til 1.000 er tegn på det faktum, at den dominerende form for varmeoverførsel, der finder sted, er ved konvektion, og ledning kun spiller en mindre rolle. Sådanne tal er vigtige værdier at vide i forskellige aspekter af konstruktion, hvor varmeoverførsel kan være enten en ønskelig eller uønsket egenskab. En høj Nusselt-nummercylinderoverførselshastighed betragtes som turbulent og en effektiv metode til varmeoverførsel, såsom i væskestrøm gennem rør, hvor lidt varmeenergi i materialet går tabt gennem ledning til det ydre miljø.