Vad är Nusselt-numret?
Ett Nusselt-nummer är produkten av en förhållande jämförelse för värmeöverföring mellan två vätskor där konvektionsvärmeöverföring divideras med materialets värmeledningsförmåga i vila. Det är ett enhetslöst antal som i huvudsak ger en jämförelseshastighet för hur snabb värme överförs mellan material där konvektion äger rum, eller ett flöde av en gas eller vätska, jämfört med grundläggande värmeöverföring genom ledning där liten inre rörelse av material förekommer. Även om Nusselt-numret ofta används för att mäta värmeöverföring i vätskor, kan det också användas för att jämföra konvektion till ledningsvärmeöverföringshastigheter mellan fastämnen genom gasflöde. Grunden för jämförelser av värmeöverföring i material grundades av Ernst Wilhelm Nusselt, en tysk maskiningenjör som undervisade på Dresden under början av 1900-talet. Hans banbrytande arbete inom fluidmekanik vid den tiden resulterade i att Nusselt-numret fick sitt namn efter honom.
En typisk konvektion av Nusselt-talekvationen är Nu = hL / λ. Nu representerar Nusselt-talet, h är värmeöverföringskoefficienten som kan mätas i watt per kvadratmeter gånger temperaturen Kelvin (W / m 2 K). L är lika med gränsskiktets längd i meter av ett material där värme överförs, och lambda (λ) representerar den etablerade värmeledningsförmågan hos materialet i watt per meter Kelvin eller W / mK. Mätningen av Nusselt-talvärme är en mätning endast över ytgränser och är direkt relaterad till Newtons kylningslag från vilken numret också kan härledas.
När Nusselt-korrelationen är nära ett värde, indikerar detta en typ av värmeöverföringsflöde, känd som laminärt flöde eller snigelflöde, vilket indikerar att väldigt lite fluidrörelse äger rum och ledande värmeförlust är viktigt. När flödeshastigheterna ökar beskrivs de som turbulenta och kan ofta resultera i Nusselt-talvärden som sträcker sig från 100 till upp till 1 000. Vilket värde som helst för ett Nusselt-nummer mellan 100 till 1 000 indikerar det faktum att den dominerande formen av värmeöverföring sker genom konvektion och ledning bara spelar en mindre roll. Sådana siffror är viktiga värden att veta i olika aspekter av konstruktion, där värmeöverföring kan vara antingen ett önskvärt eller oönskat drag. En hög Nusselt-nummercylinderöverföringshastighet anses vara turbulent och en effektiv metod för värmeöverföring, såsom i fluidflöde genom rörledningar där lite värmeenergi i materialet förloras genom ledning till den yttre miljön.