NÚMERO DE NUSSELT
3
NÚMERO DE NUSSELT El Número de Nusselt (Nu) es un número adimensional que mide el aumento de la transmisión de calor desde una superficie por la que un fluido discurre (transferencia de calor por convección) comparada con la transferencia de calor si ésta ocurriera solamente por conducción. Así por ejemplo en transferencia de calor dentro de una cavidad por convección natural, cuando el número de Rayleigh es inferior a 1000 se considera que la transferencia de calor es únicamente por conducción y el número de Nusselt toma el valor de la unidad. En cambio para números de Rayleigh superiores, la transferencia de calor es una combinación de conducción y convección, y el número de Nusselt toma valores superiores. Este número se llama así en honor a Wilhelm Nusselt, ingeniero alemán que nació el 25 de noviembre de 1882 en Núremberg. Se define como: Ambas transferencias se consideran en la dirección perpendicular al flujo. En la anterior ecuación se define: L como una longitud característica. Para formas complejas se define como el volumen del cuerpo dividido entre su área superficial. k f como la conductividad térmica del fluido. h como el coeficiente de transferencia de calor. El número de Nusselt puede también verse como un gradiente adimensional de temperatura en la superficie. En transferencia de masa el número análogo al número de Nusselt es el número de Sherwood. Existen muchas correrlaciones empíricas expresadas en términos del número de Nusselt para por ejemplo placas planas, cilindros, dentro de tuberías, etc, que evalúan generalmente el número de Nusselt medio en una superficie. Estas correlaciones tienen la forma de Nu = f(Número de Reynolds o Número de Rayleigh, Número de Prandtl). Computacionalmente el número de Nusselt medio puede obtenerse integrando el número de Nusselt local en toda la superficie. NÚMERO DE PRANDTL El Número de Prandtl (Pr) es un número adimensional proporcional al cociente entre la difusividad de momento (viscosidad) y la difusividad térmica. Se llama así en honor a Ludwig Prandtl. Se define como: En donde: es la viscosidad cinemática.
-
Upload
letizia-flores-lopez -
Category
Documents
-
view
44 -
download
1
Transcript of NÚMERO DE NUSSELT
NMERO DE NUSSELTElNmero de Nusselt (Nu)es unnmero adimensionalque mide el aumento de latransmisin de calordesde unasuperficiepor la que unfluidodiscurre (transferencia de calor porconveccin) comparada con la transferencia de calor si sta ocurriera solamente porconduccin.As por ejemplo en transferencia de calor dentro de una cavidad por conveccin natural, cuando elnmero de Rayleighes inferior a 1000 se considera que la transferencia de calor es nicamente por conduccin y el nmero de Nusselt toma el valor de la unidad. En cambio para nmeros de Rayleigh superiores, la transferencia de calor es una combinacin de conduccin y conveccin, y el nmero de Nusselt toma valores superiores.Este nmero se llama as en honor aWilhelm Nusselt, ingeniero alemn que naci el 25 de noviembre de 1882 enNremberg. Se define como:
Ambas transferencias se consideran en la direccinperpendicularal flujo.En la anterior ecuacin se define: Lcomo una longitud caracterstica. Para formas complejas se define como elvolumendel cuerpo dividido entre sureasuperficial. kfcomo laconductividad trmicadel fluido. hcomo elcoeficiente de transferencia de calor.El nmero de Nusselt puede tambin verse como ungradienteadimensional detemperaturaen la superficie. En transferencia de masa el nmero anlogo al nmero de Nusselt es elnmero de Sherwood.Existen muchas correrlaciones empricas expresadas en trminos del nmero de Nusselt para por ejemplo placas planas, cilindros, dentro de tuberas, etc, que evalan generalmente el nmero de Nusselt medio en una superficie. Estas correlaciones tienen la forma de Nu = f(Nmero de Reynoldso Nmero de Rayleigh,Nmero de Prandtl). Computacionalmente el nmero de Nusselt medio puede obtenerse integrando el nmero de Nusselt local en toda la superficie.NMERO DE PRANDTLElNmero de Prandtl (Pr)es unnmero adimensionalproporcional al cociente entre la difusividad demomento(viscosidad) y ladifusividad trmica. Se llama as en honor aLudwig Prandtl.Se define como:
En donde: es la viscosidad cinemtica. es la difusividad trmica. Cpes lacapacidad calorficaa presin constante. es la viscosidad. kes laconductividad trmica.
En problemas de transferencia de calor el nmero de Prandtl controla el espesor relativo de las capas lmite de momento y trmica. Cuando Pr es pequeo significa que el calor se difunde muy rpido comparado con la velocidad (momento).NMERO DE GRASHOFElNmero de Grashof (Gr)es unnmero adimensionalenmecnica de fluidosque es proporcional al cociente entre las fuerzas de flotacin y lasfuerzas viscosasque actan en unfluido. Se llama as en honor al ingeniero alemnFranz Grashof. Su definicin es:
En donde: ges la aceleracin de lagravedad. es el coeficiente de expansin trmica. Tses latemperaturade una superficie. Tes la temperatura ambiente. Les una longitud caracterstica. es la viscosidad cinemtica.El producto del nmero de Grashof y elnmero de Prandtlda como resultado elnmero de Rayleigh; un nmero adimensional que se utiliza en clculos detransferencia de calorpor conveccin natural.Existe una forma anloga del nmero de Grashof utilizada enconveccinnatural por transferencia de masa.
En donde:
y ges la aceleracin de la gravedad. Ca, ses laconcentracinde la especieaen una superficie. Ca, aes la concentracin de la especieaen el ambiente. Les una longitud caracterstica. es la viscosidad cinemtica. es ladensidaddel fluido. Caes la concentracin de la especiea. Tsignifica temperatura constante. psignificapresinconstante.
