Число Нуссельта

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Число Нуссельта (\mathrm{Nu}) — один из основных критериев подобия тепловых процессов, характеризующий соотношение между интенсивностью теплообмена за счёт конвекции и интенсивностью теплообмена за счёт теплопроводности (в условиях неподвижной среды). Названо в честь немецкого инженера Вильгельма Нуссельта.

\mathrm{Nu}_l=\frac{al}{\lambda}=\frac{q_c}{q_\lambda},[1]

где:

Характерные значения[править | править вики-текст]

Число Нуссельта всегда больше или равно 1. То есть тепловой поток за счёт конвекции всегда превышает по своей величине тепловой поток за счёт теплопроводности.

Обычно для ламинарных течений число Нуссельта находится в диапазоне от 1 до 20. Большие числа Нуссельта (>100) свидетельствуют о сильном конвективном тепловом потоке, что является характеристикой турбулентных течений.

Для течений жидкости в каналах можно показать, что для установившегося ламинарного течения \mathrm{Nu}=4{,}36 (при условии, что тепловой поток в стенку постоянен) и \mathrm{Nu}=3{,}66 (при условии, что постоянна температура стенки).[2]

Эмпирические зависимости[править | править вики-текст]

Свободная конвекция на вертикальной пластине[править | править вики-текст]

\mathrm{Nu}_L=0{,}68+\frac{0{,}67\mathrm{Ra}_L^{1/4}}{[1+(0{,}492/\mathrm{Pr})^{9/16}]^{4/9}},\quad\mathrm{Ra}_L\leqslant 10^9,[3]

где \mathrm{Ra}_x=\mathrm{Gr}_x\mathrm{Pr} — число Рэлея.

Свободная конвекция на горизонтальной пластине[править | править вики-текст]

Если характерную длину определить, как:

L \ = \frac{S}{P}

где S площадь пластины и P - ее периметр. Тогда, для ориентированной вверх горячей поверхности в холодной среде или для ориентированной вниз холодной поверхности в горячей среде:[3]

\mathrm{Nu}_L=0{,}54\mathrm{Ra}_L^{1/4},\quad 10^4\leqslant\mathrm{Ra}_L\leqslant 10^7;
\mathrm{Nu}_L=0{,}15\mathrm{Ra}_L^{1/3},\quad 10^7\leqslant\mathrm{Ra}_L\leqslant 10^{11}.

Для ориентированной вниз горячей поверхности в холодной среде или для ориентированной вверх холодной поверхности в горячей среде:

\mathrm{Nu}_L=0{,}27\mathrm{Ra}_L^{1/4},\quad 10^5\leqslant\mathrm{Ra}_L\leqslant 10^{10}.

Теплоотдача при вынужденной конвекции в трубах[править | править вики-текст]

\mathrm{Nu}_D=0{,}023\mathrm{Re}_D^{4/5}\mathrm{Pr}^n,

где:

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]