Nusseltluku

Nusseltluku (Nu) on dimensioton luku, joka kuvaa konvektiivisen lämmönsiirron tehon verrattuna johtumisen tehon. Se määritellään Nu = h L / k, jossa h on konvektiivinen lämmönsiirtokerroin (W/m^2 K), L on valittu karakteristinen pituus (m) geometrialle, ja k on aineen lämmönjohtavuus (W/m K). Nu kertoo, kuinka tehokkaasti neste tai kaasu siirtää lämpöä konvektiivisesti rajapinnan lähellä verrattuna siihen, miten lämpö siirtyy materiaalin sisällä johtumalla.

Nusseltluku on riippuvainen virtauksen tilasta ja geometriasta. Se on pääasiassa funktio Reynolds-luvusta Re ja Prandtl-luvusta Pr sekä kyseisen geometrian muodosta. Käytännössä Nu mahdollistaa konvektion lämpösiirtoheston arvojen arvioimisen ilman, että tarvitsee suoraan mitata h:ä.

Yleisiä korrelaatioita esimerkillä:

- Laminaarivirtauksessa täysin kehittyneessä putkessa, pidettävässä tilassa, Nu_ keskim. = 3.66 (pinta on vakio).

- Laminaarivirtauksessa tasaisella pinnalla levyille: Nu_L = 0.664 Re_L^0.5 Pr^1/3 (keskimääräinen arvo).

- Turbulentti putkivirtauksen tilanne: Nu = 0.023 Re^0.8 Pr^0.4 (hehkutus tai lämmitin tilanne riippuen).

Nusseltin luku on nimetty saksalaisen insinöörin Wilhelm Nusseltin mukaan. Sitä käytetään laajasti lämmönsiirtosovelluksissa, kuten lämmöntuottajien, ilmanvaihdon, elektroniikan jäähdytyksen ja ydinlaitosten suunnittelussa, jotta voidaan arvioida konvektion ja johtumisen osuus lämpöenergian siirrossa. Nu-arvot auttavat määrittämään konvektiivisen kerroinhän ja siten kokonaislämpösiirron liikuttamisen.

---