Qual è il numero Nusselt?

Un numero Nusselt è il prodotto di un confronto del rapporto per il trasferimento di calore tra due fluidi in cui il trasferimento di calore per convezione è diviso per la conducibilità termica del materiale a riposo. È un numero senza unità che fornisce essenzialmente un tasso di confronto per quanto velocemente viene trasferito il calore tra materiali in cui si sta verificando la convezione, o un flusso di un gas o liquido, rispetto al trasferimento di calore di base per conduzione in cui poco movimento interno della materia si sta verificando. Sebbene il numero di Nusselt sia spesso usato per misurare il trasferimento di calore nei fluidi, può anche essere usato per confrontare la convezione con le velocità di trasferimento del calore di conduzione tra i solidi per flusso di gas. La fondazione per i confronti del trasferimento di calore nei materiali è stata stabilita da Ernst Wilhelm Nusselt, un ingegnere meccanico tedesco che ha insegnato a Dresda all'inizio del XX secolo. Il suo lavoro pionieristico nella meccanica dei fluidi all'epoca fece sì che il numero Nusselt prese il nome da lui.

Una tipica equazione numerica di Nusselt è Nu = hL / λ. Nu rappresenta il numero di Nusselt, h è il coefficiente di trasferimento del calore che può essere misurato in watt per metro quadrato volte la temperatura Kelvin (W / m ² K). L è uguale alla lunghezza dello strato limite in metri di un materiale in cui il calore viene trasferito e lambda (λ) rappresenta la conduttività termica stabilita del materiale in watt per metro Kelvin o W / mK. La misurazione del calore del numero di Nusselt è una misurazione che attraversa solo i confini della superficie ed è direttamente correlata alla Legge di raffreddamento di Newton da cui è possibile derivare anche il numero.

Quando la correlazione di Nusselt è vicina al valore di uno, questo indica un tipo di flusso di trasferimento di calore noto come flusso laminare o flusso di lumache, che indica che si sta verificando un movimento fluido molto ridotto e che è importante una perdita di calore conduttiva. All'aumentare della portata, vengono descritti come turbolenti e spesso possono determinare valori numerici di Nusselt che vanno da 100 a 1.000. Qualsiasi valore per un numero di Nusselt tra 100 e 1.000 è indicativo del fatto che la forma dominante di trasferimento di calore in atto è per convezione e la conduzione gioca solo un ruolo minore. Tali numeri sono valori importanti da conoscere in vari aspetti dell'ingegneria, in cui il trasferimento di calore può essere una caratteristica desiderabile o indesiderabile. Un'elevata velocità di trasferimento del cilindro del numero Nusselt è considerata turbolenta e un metodo efficiente di trasferimento del calore, come nel flusso del fluido attraverso le tubazioni in cui si perde poca energia termica nel materiale attraverso la conduzione verso l'ambiente esterno.