ヌセルト数とは【意味をわかりやすく解説】

理系用語
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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。Nuは無次元数で、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。

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意味

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。

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用途

対流(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。

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語源

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。

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補足

熱伝達:鍋から水に温度が伝わる現象です。
熱伝導: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。

熱伝達率とは

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。この式はニュートンの冷却法則と呼ばれます。

熱伝導率とは

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。

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