Ποιος είναι ο αριθμός Nusselt;

Ο αριθμός Nusselt είναι το προϊόν μιας σύγκρισης αναλογίας για τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ δύο υγρών όπου η μεταφορά θερμότητας μεταφοράς διαιρείται με τη θερμική αγωγιμότητα του υλικού σε κατάσταση ηρεμίας.Πρόκειται για έναν αριθμό χωρίς μονάδα που παρέχει ουσιαστικά ένα ποσοστό σύγκρισης για το πόσο γρήγορη θερμότητα μεταφέρεται μεταξύ υλικών όπου λαμβάνει χώρα η μεταφορά ή μια ροή αερίου ή υγρού, σε σύγκριση με τη βασική μεταφορά θερμότητας με αγωγιμότητα όπου μικρή εσωτερική κίνηση της ύληςσυμβαίνει.Αν και ο αριθμός Nusselt χρησιμοποιείται συχνά για τη μέτρηση της μεταφοράς θερμότητας σε υγρά, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να συγκριθεί η μεταφορά με τους ρυθμούς μεταφοράς θερμότητας αγωγιμότητας μεταξύ στερεών με ροή αερίου.Το θεμέλιο για συγκρίσεις της μεταφοράς θερμότητας στα υλικά ιδρύθηκε από τον Ernst Wilhelm Nusselt, γερμανικό μηχανικό μηχανικό που δίδαξε στη Δρέσδη κατά τις αρχές των 20 ετών.Η πρωτοποριακή εργασία του στη μηχανική των υγρών τότε είχε ως αποτέλεσμα τον αριθμό του Nusselt που ονομάστηκε μετά από αυτόν. ^nu αντιπροσωπεύει τον αριθμό Nusselt,

h

είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας που μπορεί να μετρηθεί σε watt ανά τετραγωνικό μέτρο φορές τη θερμοκρασία Kelvin (W/M 2 K). l ισούται με το μήκος του οριακού στρώματος σε μέτρα ενός υλικού όπου μεταφέρεται η θερμότητα και το ^lambda ( lambda) αντιπροσωπεύει την καθιερωμένη θερμική αγωγιμότητα του υλικού σε watts ανά μέτρο Kelvin ή w/mk.Η μέτρηση της θερμότητας αριθμού Nusselt είναι μια μέτρηση μόνο στα όρια της επιφάνειας και σχετίζεται άμεσα με το νόμο της ψύξης του Νεύτωνα από την οποία μπορεί επίσης να προκύψει ο αριθμός. Όταν η συσχέτιση Nusselt είναι κοντά σε μια τιμή ενός, αυτό υποδεικνύει έναν τύπο ροής μεταφοράς θερμότητας που είναι γνωστός ως ροή στρωμάτων ή ροής γυμνοσάλιαγκας, πράγμα που δείχνει ότι συμβαίνει πολύ μικρή κίνηση υγρού και είναι σημαντική η αγώγιμη απώλεια θερμότητας.Καθώς αυξάνονται οι ρυθμοί ροής, περιγράφονται ως ταραχώδη και συχνά μπορούν να οδηγήσουν σε τιμές αριθμού Nusselt που κυμαίνονται από 100 έως έως και 1.000.Οποιαδήποτε τιμή για έναν αριθμό Nusselt μεταξύ 100 και 1.000 είναι ενδεικτική του γεγονότος ότι η κυρίαρχη μορφή μεταφοράς θερμότητας που λαμβάνει χώρα είναι με τη μεταφορά και η αγωγιμότητα παίζει μόνο ένα μικρό ρόλο.Αυτοί οι αριθμοί είναι σημαντικές τιμές που πρέπει να γνωρίζουμε σε διάφορες πτυχές της μηχανικής, όπου η μεταφορά θερμότητας μπορεί να είναι είτε επιθυμητό είτε ανεπιθύμητο χαρακτηριστικό.Ένας υψηλός ρυθμός μεταφοράς κυλίνδρου Nusselt θεωρείται ταραχώδης και μια αποτελεσματική μέθοδος μεταφοράς θερμότητας, όπως στη ροή υγρών μέσω σωληνώσεων όπου η μικρή θερμική ενέργεια στο υλικό χάνεται μέσω της αγωγιμότητας στο εξωτερικό περιβάλλον.