努塞尔数有什么物理意义?

如题所述

努赛尔数的表达式和物理意义如下:

Nu=hl/λ,其中h表示对流换热系数,1表示特征长度,λ表示流体导热系数。意义:努赛尔数的大小可以反映传热过程中的换热能力。还可以用来描述流体的流动状态。

一、努赛尔数

在流体边界(表面)的热传递中,努塞尔数(Nu)是跨越边界的对流热量与传导热量的比率。 在这种情况下,对流包括平流和扩散。 以威廉·努塞尔(Wilhelm Nusselt)命名,这是一个无纲量。传导热量值在与热对流值相同的条件下测量得到,但由于传导时存在停滞流体。

类似的无量纲参数是毕渥数,区别在于热导率是固体,而不是流体。努塞尔数大小接近于1,即对流热量和传导热量大小相似,这是“团状流”或层流的特征。 努塞尔数较大表明对流更活跃,湍流的努塞尔数通常在100-1000范围内。

一个反映对流传热强弱的无量纲数。是传热膜系数α与特征长度L的乘积除以流体热导率λ所得的数群。定义为:Nu=α·L/λ。L为传热面的几何特征长度(如管式换热器,可能是管的半径或直径),单位是米;α单位为瓦/(米2·开);λ单位是瓦(米·开)。

二、注意事项

特征长度的选择应在边界层的生长方向(或厚度)上;特征长度的一些示例是:(外部)横流(垂直于气缸轴线)的气缸的外径,经受自然对流的垂直板的长度或球体的直径。 对于复杂的形状,长度可以定义为流体的体积除以表面积。

流体的热导率通常(但不总是)评判膜温度,这对于工程目的可以计算为散装流体温度和壁表面温度的平均值。与上面给出的定义相反,称为平均努赛尔数。通过将长度作为距离表面边界到当地感兴趣点的距离来定义局部努塞尔数。

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