Quel est le nombre Nusselt?

Un nombre de Nusselt est le produit d'une comparaison de rapport de transfert de chaleur entre deux fluides, le transfert de chaleur par convection étant divisé par la conductivité thermique du matériau au repos. C'est un nombre sans unité qui fournit essentiellement un taux de comparaison de la vitesse de transfert de chaleur entre les matériaux soumis à la convection, ou un flux de gaz ou de liquide, par rapport au transfert de chaleur de base par conduction où peu de mouvement interne de la matière se produit. Bien que le nombre de Nusselt soit souvent utilisé pour mesurer le transfert de chaleur dans les fluides, il peut également être utilisé pour comparer les taux de transfert de chaleur par convection à conduction entre les solides par le flux de gaz. Ernst Wilhelm Nusselt, un ingénieur en mécanique allemand qui a enseigné à Dresde au début du ^XXe siècle, a jeté les bases d'une comparaison des transferts de chaleur dans les matériaux. Son travail de pionnier en mécanique des fluides à l'époque lui a valu de donner son nom au numéro Nusselt.

Une équation de nombre de Nusselt par convection typique est Nu = hL / λ. Nu représente le nombre de Nusselt, h le coefficient de transfert de chaleur pouvant être mesuré en watts par mètre carré multiplié par la température en Kelvin (W / m ² K). L est égal à la longueur de la couche limite en mètres d'un matériau où la chaleur est transférée, et lambda (λ) représente la conductivité thermique établie du matériau en watts par mètre Kelvin ou W / mK. La mesure de la chaleur en nombre de Nusselt est une mesure effectuée au-delà des limites de la surface et est directement liée à la loi de Newton sur le refroidissement, à partir de laquelle le nombre peut également être dérivé.

Lorsque la corrélation de Nusselt est proche de la valeur 1, cela indique un type de flux de transfert de chaleur appelé flux laminaire ou flux à bouchons, ce qui indique que très peu de mouvement de fluide se produit et que la perte de chaleur par conduction est importante. Lorsque les débits augmentent, ils sont décrits comme étant turbulents et peuvent souvent conduire à des valeurs de nombres de Nusselt allant de 100 à 1 000. Toute valeur pour un nombre de Nusselt compris entre 100 et 1 000 indique que la forme de transfert de chaleur prédominante est la convection et que la conduction ne joue qu'un rôle mineur. Ces nombres sont des valeurs importantes à connaître dans divers aspects de l'ingénierie, où le transfert de chaleur peut être un trait souhaitable ou indésirable. Un taux de transfert élevé de cylindres en nombre de Nusselt est considéré comme étant turbulent et constitue une méthode efficace de transfert de chaleur, par exemple dans un écoulement de fluide à travers une tuyauterie où une faible quantité d’énergie thermique dans le matériau est perdue par conduction vers l’environnement extérieur.