Transferencia De Calor

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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 deuna 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 asíen 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.
* kf como la conductividadtérmica 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 correlaciones empíricas expresadas en términos del número de Nusselt para por ejemplo placas planas, cilindros, dentro detuberías, 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.
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Número de Grashof

El Númerode Grashof (Gr) es un número adimensional en mecánica de fluidos que es proporcional al cociente entre las fuerzas de flotación y las fuerzas viscosas que actúan en un fluido. Se llama así en honor al ingeniero alemán Franz Grashof. Su definición es:

En donde:
* g es la aceleración de la gravedad.
* β es el coeficiente de expansión térmica.
* Ts es la temperatura de una superficie.* T∞ es la temperatura ambiente.
* L es una longitud característica.
* ν es la viscosidad cinemática.
El producto del número de Grashof y el número de Prandtl da como resultado el número de Rayleigh; un número adimensional que se utiliza en cálculos de transferencia de calor por convección natural.
Existe una forma análoga del número de Grashof utilizada en convección natural portransferencia de masa.

En donde:

y
* g es la aceleración de la gravedad.
* Ca, s es la concentración de la especie a en una superficie.
* Ca, a es la concentración de la especie a en el ambiente.
* L es una longitud característica.
* ν es la viscosidad cinemática.
* ρ es la densidad del fluido.
* Ca es la concentración de la especie a.
* T significa temperaturaconstante.
* p significa presión constante.




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Número de Rayleigh

En mecánica de fluidos, el Número de Rayleigh (Ra) de un fluido es un número adimensional asociado con la transferencia de caloren el interior del fluido. Cuando el número de Rayleigh está por debajo de un cierto valor crítico, la transferencia de calor se produceprincipalmente por conducción; cuando está por encima del valor crítico, la transferencia de calor se produce principalmente porconvección.
El número de Rayleigh se llama así en honor a Lord Rayleigh y es el producto del número de Grashof y el número de Prandtl. Para el caso de convección natural en una pared vertical el número de Rayleigh se define como:

En donde:
* Rax es el número de...