{"id":40005,"date":"2019-09-17T08:47:17","date_gmt":"2019-09-17T07:47:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-el-numero-de-nusselt-definicion\/"},"modified":"2020-01-06T21:07:03","modified_gmt":"2020-01-06T20:07:03","slug":"que-es-el-numero-de-nusselt-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-numero-de-nusselt-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es el n\u00famero de Nusselt? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
\n
El n\u00famero de Nusselt es un n\u00famero adimensional, llamado as\u00ed por un ingeniero alem\u00e1n Wilhelm Nusselt.\u00a0El n\u00famero de Nusselt representa la mejora de la transferencia de calor a trav\u00e9s de una capa de fluido como resultado de la convecci\u00f3n.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
\n
\n
<\/div>\n

Nusselt Number<\/h2>\n

El\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0es un n\u00famero adimensional, llamado as\u00ed por un ingeniero alem\u00e1n Wilhelm Nusselt.\u00a0El\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0est\u00e1 estrechamente relacionado con el\u00a0n\u00famero de P\u00e9clet<\/a>\u00a0y ambos n\u00fameros se usan para describir la relaci\u00f3n de la\u00a0energ\u00eda t\u00e9rmica que se convence<\/strong>\u00a0al fluido con respecto a la\u00a0energ\u00eda t\u00e9rmica conducida<\/strong>\u00a0dentro del fluido.\u00a0El n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0es igual al\u00a0gradiente de temperatura<\/strong>\u00a0adimensional\u00a0en la superficie, y proporciona una medida de la transferencia de calor por convecci\u00f3n que ocurre en la superficie.\u00a0El componente conductor se mide en las mismas condiciones que la convecci\u00f3n de calor pero con un fluido estancado.\u00a0El\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>es para la capa l\u00edmite t\u00e9rmica lo que es el coeficiente de fricci\u00f3n para la capa l\u00edmite de velocidad.\u00a0Por lo tanto, el n\u00famero de Nusselt se define como:<\/p>\n

\"N\u00famero<\/a><\/p>\n

d\u00f3nde:<\/p>\n

k\u00a0<\/em><\/strong>f<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0es\u00a0la conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0del fluido [W \/ mK]\n

L<\/em><\/strong>\u00a0es la\u00a0longitud caracter\u00edstica<\/strong><\/p>\n

h<\/em><\/strong>\u00a0es el\u00a0coeficiente de transferencia de calor por convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0[W \/ m\u00a02<\/sup>\u00a0.K]\n

Para ilustraci\u00f3n, considere una capa de fluido de espesor\u00a0L<\/strong>\u00a0y diferencia de temperatura\u00a0\u0394T<\/strong>\u00a0.\u00a0La transferencia de calor a trav\u00e9s de la capa de fluido se realizar\u00e1 por convecci\u00f3n cuando el fluido implique alg\u00fan movimiento y por conducci\u00f3n cuando la capa de fluido est\u00e9 inm\u00f3vil.<\/p>\n

En caso de\u00a0conducci\u00f3n<\/a>\u00a0, el\u00a0flujo de calor<\/a>\u00a0puede calcularse utilizando\u00a0la ley de conducci\u00f3n de Fourier<\/a>\u00a0.\u00a0En caso de convecci\u00f3n, el flujo de calor se puede calcular utilizando la ley de enfriamiento de Newton.\u00a0Tomando su proporci\u00f3n da:<\/p>\n

\"nusselt<\/a><\/p>\n

La ecuaci\u00f3n anterior define el\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0.\u00a0Por lo tanto, el\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0representa la mejora de la transferencia de calor a trav\u00e9s de una capa de fluido como resultado de la\u00a0convecci\u00f3n en relaci\u00f3n con la conducci\u00f3n a<\/strong>\u00a0trav\u00e9s de la misma capa de fluido.\u00a0Un\u00a0n\u00famero<\/strong>\u00a0de\u00a0Nusselt<\/strong>\u00a0de\u00a0Nu = 1<\/strong>\u00a0para una capa de fluido representa la transferencia de calor a trav\u00e9s de la capa por\u00a0conducci\u00f3n pura<\/strong>\u00a0.\u00a0Cuanto mayor sea el\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0, m\u00e1s efectiva ser\u00e1 la convecci\u00f3n.\u00a0Un n\u00famero mayor de Nusselt corresponde a una convecci\u00f3n m\u00e1s efectiva, con un flujo turbulento t\u00edpicamente en el rango de 100-1000.\u00a0Para flujo turbulento, el\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0suele ser una funci\u00f3n del\u00a0n\u00famero de Reynolds<\/a>\u00a0y elN\u00famero Prandtl<\/a>\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
\n
<\/div>\n

N\u00famero de Nusselt para reactores de metal l\u00edquido<\/h2>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0n\u00famero de Nusselt para reactores de metal l\u00edquido<\/a><\/p>\n

Para\u00a0metales l\u00edquidos,<\/strong><\/a>\u00a0el\u00a0n\u00famero de Prandtl<\/strong>\u00a0<\/a>es muy peque\u00f1o, generalmente en el rango de\u00a00.01 a 0.001.\u00a0<\/strong>Esto significa que la\u00a0difusividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0, que est\u00e1 relacionada con la velocidad de\u00a0transferencia<\/strong><\/a>\u00a0de\u00a0calor por conducci\u00f3n<\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0domina<\/strong>\u00a0inequ\u00edvocamente\u00a0.\u00a0Esta muy alta difusividad t\u00e9rmica resulta de una conductividad t\u00e9rmica muy alta de los metales, que es aproximadamente 100 veces mayor que la del agua.\u00a0El\u00a0n\u00famero de Prandtl<\/strong>\u00a0para sodio a una temperatura de funcionamiento t\u00edpica en los reactores r\u00e1pidos enfriados con sodio es de aproximadamente 0,004.\u00a0Para este caso, el desarrollo de la capa l\u00edmite t\u00e9rmica es mucho m\u00e1s r\u00e1pido que el de la capa l\u00edmite de velocidad (\u03b4\u00a0t<\/sub>\u00a0>> \u03b4), y es razonable suponer una velocidad uniforme en toda la capa l\u00edmite t\u00e9rmica.<\/p>\n

Los coeficientes de transferencia de calor para el flujo de sodio a trav\u00e9s del canal de combustible se basan en el\u00a0n\u00famero de Prandtl<\/strong>\u00a0y el\u00a0n\u00famero de P\u00e9clet<\/a>\u00a0.\u00a0<\/strong>Paso a di\u00e1metro (P \/ D) tambi\u00e9n ingresa muchos c\u00e1lculos de transferencia de calor en reactores de metal l\u00edquido.\u00a0Las correlaciones de transferencia de calor por convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0generalmente se presentan en t\u00e9rminos de\u00a0n\u00famero<\/strong>\u00a0de\u00a0Nusselt versus n\u00famero de P\u00e9clet<\/strong>\u00a0.\u00a0El n\u00famero t\u00edpico de P\u00e9clet para el funcionamiento normal es de 150 a 300 en los paquetes de combustible.\u00a0En cuanto a otros reg\u00edmenes de flujo, el n\u00famero de Nusselt y una correlaci\u00f3n dada pueden usarse para determinar el coeficiente de transferencia de calor por convecci\u00f3n.<\/p>\n

\n
\n

Ejemplo: n\u00famero de Nusselt: temperatura de la superficie del revestimiento<\/span><\/h2>\n

\"Convecci\u00f3n<\/a>El revestimiento<\/span><\/strong>\u00a0es la capa externa de las barras de combustible, que se encuentra entre el\u00a0<\/span>refrigerante<\/span><\/strong>\u00a0del\u00a0reactor<\/strong>\u00a0y el\u00a0<\/span>combustible nuclear<\/span><\/strong>\u00a0<\/a>(es decir,\u00a0<\/span>las pastillas de combustible<\/span><\/strong>\u00a0).\u00a0Est\u00e1 hecho de un material resistente a la corrosi\u00f3n con una secci\u00f3n transversal de baja absorci\u00f3n para\u00a0<\/span>neutrones t\u00e9rmicos<\/span><\/a>\u00a0, generalmente\u00a0<\/span>aleaci\u00f3n de circonio<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>El revestimiento<\/span><\/strong>\u00a0evita que los productos de fisi\u00f3n radiactiva escapen de la matriz de combustible hacia el refrigerante del reactor y lo contaminen.\u00a0El revestimiento constituye una de las barreras en el\u00a0enfoque de\u00a0‘\u00a0<\/span>defensa en profundidad<\/span><\/strong>\u00a0‘, por lo tanto, su\u00a0<\/span>capacidad de enfriamiento<\/span><\/strong>\u00a0es uno de los aspectos clave de seguridad.<\/span><\/p>\n

Considere el revestimiento de combustible del radio interno\u00a0<\/span>r\u00a0<\/span><\/strong>Zr, 2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= 0.408 cm<\/span><\/strong>\u00a0y el radio externo\u00a0<\/span>r\u00a0<\/span><\/strong>Zr, 1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= 0.465 cm<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0En comparaci\u00f3n con el granulado de combustible, casi no hay generaci\u00f3n de calor en el revestimiento de combustible (el revestimiento se\u00a0<\/span>calienta ligeramente por radiaci\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0).\u00a0Todo el calor generado en el combustible debe transferirse por\u00a0<\/span>conducci\u00f3n a<\/span><\/strong><\/a>\u00a0trav\u00e9s del revestimiento y, por lo tanto, la superficie interna est\u00e1 m\u00e1s caliente que la superficie externa.<\/span><\/p>\n

Asumir que:<\/span><\/p>\n