누셀 수 (너셀 수, Nusselt Number) 계산

누셀 수 (Nusselt Number)는  유체 경계 에서 경계를 통과하는 대류 열 전달과 전도성 열 전달의 비율로 정의된다.  Nu로 표시되며, 열유체 연구에 사용되는 유체와 고체 표면 사이의 열 전달 속도를 설명하는 데 사용하는 무차원 수이다. 일반적으로 유체 이동이 열 전달에 영향을 미치는 열 교환기, 공조기기, 기계 냉각시스템 및 기타 열 시스템과 관련된 상황에서 사용된다.

 

누셀 수는 유체 특성, 흐름 특성, 표면 거칠기 및 열전달 시스템 등의 영향을 받는다.

 

Nu = 1 이면 대류가 거의 없이 전도로만 열이 전달되는 것을 의미하며 정지된 유체를 나타낸다.

Nu > 1 이면 대류에 의한 열 전달이 전도를 통한 열 전달을 능가함을 나타내며, 일반적으로 1~10은 슬러그 흐름 또는 층류 흐름을, 100 에서 1000 사이의 값은 난류 흐름을 보인다.

 

(식 1) Nu = Convective Heat Transfer / Conductive Heat Transfer = (h*ΔT) / (k* ΔT/L) = h*L / k
      
h : 흐름의 대류 열전달 계수 (W/m²K)

L : 특성 길이 (m), 금속판의 두께 또는 파이프의 직경 등의 시스템에 따른 열이 전달되는 일반적인 길이

k : 유체의 열전도율 (W/mK)

 

대류 열전달 계수, h (W/m2K) :

특성 길이, L (m) :

유체의 열전도율, k (W/mK) :

     

Nusselt Number :

 

예를 들어, 파이프를 통해 흐르는 유체의 h = 20 W/m²K, L = 1.2 m, k = 15 W/mK 라면, 유체의 누셀 수는 아래와 같다.

Nu = 20 * 1.2 / 15 = 1.6