Cómo calcular el número de Nusselt

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El número de Nusselt es la razón entre la transferencia de calor por convección y conducción. Estas transferencias se miden a lo largo de la superficie del objeto probado. La transferencia de calor por conducción se mide en las mismas condiciones que la transferencia de calor por convección, a no ser por el hecho de que el objeto probado, en el segundo caso, se sumerge en un fluido estancado. El número de Nusselt puede calcularse a partir de una longitud característica del objeto probado, el coeficiente de transferencia de calor por convección de su material y la conductividad térmica del fluido.

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La transferencia de calor puede ocurrir a través de conducción, convección e irradiación (Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty Images)

Los pasos

Defina el número de Nusselt como NuL = Transferencia de calor por convección / Transferencia de calor por conducción, donde NuL es el número de Nusselt para la longitud característica del objeto probado. Por ejemplo, en el caso de una tarjeta vertical, este valor es la longitud de la tarjeta.
Calcule la transferencia de calor por convección como hL, donde h es el coeficiente de transferencia de calor por convección del material probado y L es la longitud característico. La transferencia de calor por conducción, kf, es igual a la conductividad térmica.
Utilice los valores de transferencia de calor obtenidos en el paso 2 para calcular el número de Nusselt a partir de valores observados. A partir de NuL = Transferencia de calor por convección / Transferencia de calor por conducción = hL / kf, se obtiene NuL = hL / kf.
Observe que el número de Nusselt es adimensional, es decir, no tiene unidades. Este número es una razón entre las cantidades de transferencia de calor y, por lo tanto, no tiene unidades, siempre que las cantidades se midan en unidades iguales.
Interprete el número de Nusselt. Un valor cercano a 1, donde las transferencias de calor por convección y la conducción son aproximadamente iguales, se llama régimen laminar. Un valor alto del número de Nusselt indica una convección más activa, como en el caso de fluidos en régimen turbulento, donde los números de Nusselt pueden variar entre 100 y 1.000.