ヌセルト数とは【意味をわかりやすく解説】

ヌセルト数

ヌセルト数（Nusselt number）の解説です。
ヌセルト数はNu=αL/λです。

ヌセルト数Nuは無次元数です。熱伝達率αと代表長さL、熱伝導率λの比で表されます。

熱伝導率λは物性値です。一方、熱伝達率αは物性値ではありません。

[
Nu=frac{αL}{λ}
]

熱伝達率αの詳細は後述します。

ヌセルト数は熱伝達と熱伝導の比率です。
熱伝達は流体と固体の熱の移動、熱伝導は同じ物質内の熱の移動です。

下の画像で鍋から水に温度が伝わる現象です。

下の画像では、鍋に温度が伝わる現象を熱伝導（Conduction）としています。
鍋に限らず、水の内部を熱が伝わる現象も熱伝導です。

熱伝達と熱伝導　引用

対流（上図のConvection）によって、どれだけ熱が伝わりやすくなったかを表すために使われます。
対流が生じていない静止した流体はNu=1になります。

ドイツの物理学者ヴィルヘルム・ヌセルトの名前が語源です。

ヌセルト数における熱伝達は、流体と固体の熱の移動を意味します。
熱伝達係数は物性値ではありません。流体の流れ、個体の表面状況によって変化します。

熱伝達率αはq=α(Ts-Tf)です。
qは熱流束（熱の移動量）、Tsは固体表面の温度、Tfは流体の温度です。

[
q=α(T_{s}-T_{f})
]

上式はニュートンの冷却法則と呼ばれます。

熱伝導率は同じ物質の内部で熱が伝わる早さです。

熱伝導率λはq=λΔtです。
熱伝導率は温度勾配（温度差）に対してどれだけ熱が移動するかを決定します。

[
q=λΔt
]

ヌセルト数（Nusselt number）、熱伝達率、熱伝導率についてまとめました。