Jaki jest numer Nusselta?
Liczba Nusselta jest iloczynem porównania stosunku wymiany ciepła między dwoma płynami, przy czym konwekcyjny transfer ciepła jest podzielony przez przewodność cieplną spoczynkowego materiału. Jest to liczba bezjednostkowa, która zasadniczo zapewnia szybkość porównywania szybkości przenoszenia ciepła między materiałami, w których zachodzi konwekcja, lub przepływu gazu lub cieczy, w porównaniu z podstawowym przenoszeniem ciepła przez przewodzenie, w którym niewielki wewnętrzny ruch materii występuje. Chociaż liczba Nusselta jest często używana do pomiaru wymiany ciepła w płynach, może być również wykorzystana do porównania konwekcji z szybkościami przewodzenia ciepła między ciałami stałymi przez przepływ gazu. Podstawę porównań wymiany ciepła w materiałach stworzył Ernst Wilhelm Nusselt, niemiecki inżynier mechanik, który nauczał w Dreźnie na początku XX wieku. Jego pionierska praca w mechanice płynów w tamtym czasie zaowocowała nazwaniem go numerem Nusselta.
Typowe równanie liczbowe Nusselta przez konwekcję to Nu = hL / λ. Nu reprezentuje liczbę Nusselta, h jest współczynnikiem przenikania ciepła, który można zmierzyć w watach na metr kwadratowy razy temperaturę Kelvina (W / m 2 K). L równa się długości warstwy granicznej w metrach materiału, w którym przenoszone jest ciepło, a lambda (λ) reprezentuje ustaloną przewodność cieplną materiału w watach na metr Kelvina lub W / mK. Pomiar liczby ciepła Nusselta jest pomiarem jedynie ponad granicami powierzchni i jest bezpośrednio związany z prawem chłodzenia Newtona, na podstawie którego można również wyprowadzić liczbę.
Gdy korelacja Nusselta jest bliska wartości jeden, oznacza to rodzaj przepływu wymiany ciepła znanego jako przepływ laminarny lub przepływ ślimakowy, co wskazuje, że zachodzi bardzo niewielki ruch płynu i ważna jest przewodząca utrata ciepła. Wraz ze wzrostem prędkości przepływu są one opisywane jako burzliwe i często mogą powodować wartości liczbowe Nusselta w zakresie od 100 do nawet 1000. Każda wartość liczby Nusselta od 100 do 1000 wskazuje, że dominującą formą wymiany ciepła jest konwekcja, a przewodnictwo odgrywa jedynie niewielką rolę. Takie liczby są ważnymi wartościami, które należy znać w różnych aspektach inżynierii, w których przenoszenie ciepła może być pożądaną lub niepożądaną cechą. Wysoka szybkość transferu cylindra Nusselta jest uważana za turbulentną i wydajną metodę wymiany ciepła, na przykład w przepływie płynu przez przewody rurowe, gdzie niewielka energia cieplna w materiale jest tracona w wyniku przewodzenia do środowiska zewnętrznego.