Hva er Nusselt-nummeret?

Et Nusselt-tall er produktet av en forholdssammenligning for varmeoverføring mellom to væsker der konveksjonsvarmeoverføring er delt av den termiske konduktiviteten til materialet i ro. Det er et enhetsløst antall som i hovedsak gir en sammenligningsgrad for hvor raskt varme overføres mellom materialer der konveksjon finner sted, eller en strøm av en gass eller væske, sammenlignet med grunnleggende varmeoverføring ved ledning hvor liten indre bevegelse av materie oppstår. Selv om Nusselt-tallet ofte brukes til å måle varmeoverføring i væsker, kan det også brukes til å sammenligne konveksjon til ledningsvarmeoverføringshastigheter mellom faste stoffer ved gasstrøm. Grunnlaget for sammenligninger av varmeoverføring i materialer ble etablert av Ernst Wilhelm Nusselt, en tysk maskiningeniør som underviste på Dresden på begynnelsen av det 20. århundre. Hans pionerarbeid innen fluidmekanikk den gangen resulterte i at Nusselt-nummeret ble oppkalt etter ham.

En typisk konveksjon Nusselt tall ligning er Nu = hL / λ. Nu representerer Nusselt-tallet, h er varmeoverføringskoeffisienten som kan måles i watt per kvadratmeter ganger temperaturen Kelvin (W / m ² K). L tilsvarer lengden på grenselaget i meter av et materiale der varme overføres, og lambda (λ) representerer den etablerte termiske ledningsevnen for materialet i watt per meter Kelvin eller W / mK. Målingen av Nusselt-tallvarmen er en måling over overflategrensene, og er direkte relatert til Newtons Cooling Law som tallet også kan avledes fra.

Når Nusselt-korrelasjonen er nær en verdi på en, indikerer dette en type varmeoverføringsstrøm kjent som laminær strømning eller slugstrømning, noe som indikerer at veldig liten væskebevegelse finner sted og ledende varmetap er viktig. Når strømningshastighetene øker, blir de beskrevet som turbulente, og kan ofte resultere i Nusselt-tallverdier som spenner fra 100 til opp til 1000. Enhver verdi for et Nusselt-tall mellom 100 til 1 000 er en indikasjon på det faktum at den dominerende formen for varmeoverføring som skjer, er ved konveksjon, og ledning bare spiller en mindre rolle. Slike tall er viktige verdier å vite i forskjellige aspekter ved prosjektering, der varmeoverføring kan være enten en ønskelig eller uønsket egenskap. En høy Nusselt-sylinderoverføringshastighet anses å være turbulent og en effektiv metode for varmeoverføring, for eksempel i væskestrøm gjennom rørledninger der lite varmeenergi i materialet går tapt gjennom ledning til omgivelsene utenfor.