¿Cuál es el número de Nusselt?
Un número de Nusselt es el producto de una comparación de razón para la transferencia de calor entre dos fluidos donde la transferencia de calor por convección se divide por la conductividad térmica del material en reposo. Es un número sin unidad que esencialmente proporciona una tasa de comparación de la rapidez con que se transfiere el calor entre los materiales donde se realiza la convección, o el flujo de un gas o líquido, en comparación con la transferencia de calor básica por conducción donde hay poco movimiento interno de materia está ocurriendo. Aunque el número de Nusselt a menudo se usa para medir la transferencia de calor en fluidos, también se puede usar para comparar las tasas de transferencia de calor por convección a conducción entre sólidos por el flujo de gas. La base para las comparaciones de la transferencia de calor en materiales fue establecida por Ernst Wilhelm Nusselt, un ingeniero mecánico alemán que enseñó en Dresde a principios del siglo XX. Su trabajo pionero en mecánica de fluidos en ese momento dio como resultado que el número de Nusselt llevara su nombre.
Una ecuación numérica de convección de Nusselt típica es Nu = hL / λ. Nu representa el número de Nusselt, h es el coeficiente de transferencia de calor que se puede medir en vatios por metro cuadrado multiplicado por la temperatura Kelvin (W / m 2 K). L es igual a la longitud de la capa límite en metros de un material donde se transfiere calor, y lambda (λ) representa la conductividad térmica establecida del material en vatios por metro Kelvin o W / mK. La medición del calor numérico de Nusselt es una medición solo a través de los límites de la superficie, y está directamente relacionada con la Ley de Enfriamiento de Newton de la cual también se puede derivar el número.
Cuando la correlación de Nusselt es cercana a un valor de uno, esto indica un tipo de flujo de transferencia de calor conocido como flujo laminar o flujo slug, que indica que se está produciendo muy poco movimiento de fluido y que la pérdida de calor por conducción es importante. A medida que aumentan los caudales, se los describe como turbulentos y, a menudo, pueden dar lugar a valores de números de Nusselt que van desde 100 hasta 1.000. Cualquier valor para un número de Nusselt entre 100 y 1,000 es indicativo del hecho de que la forma dominante de transferencia de calor que tiene lugar es por convección, y la conducción solo juega un papel menor. Tales números son valores importantes para conocer en varios aspectos de la ingeniería, donde la transferencia de calor puede ser un rasgo deseable o indeseable. Se considera que una tasa de transferencia de cilindros con un alto número de Nusselt es turbulenta y un método eficiente de transferencia de calor, como en el flujo de fluido a través de tuberías donde se pierde poca energía térmica en el material a través de la conducción hacia el ambiente exterior.