Un numero di Nusselt è il prodotto di un confronto di rapporti per il trasferimento di calore tra due fluidi in cui il trasferimento di calore per convezione è diviso per la conduttività termica del materiale a riposo. È un numero senza unità che fornisce essenzialmente un tasso di confronto per la velocità con cui il calore viene trasferito tra i materiali in cui si verifica la convezione o un flusso di un gas o liquido, rispetto al trasferimento di calore di base per conduzione in cui il movimento interno della materia sta accadendo. Sebbene il numero di Nusselt sia spesso utilizzato per misurare il trasferimento di calore nei fluidi, può essere utilizzato anche per confrontare le velocità di trasferimento di calore tra convezione e conduzione tra solidi per flusso di gas. La base per i confronti del trasferimento di calore nei materiali è stata stabilita da Ernst Wilhelm Nusselt, un ingegnere meccanico tedesco che ha insegnato a Dresda all’inizio del XX secolo. Il suo lavoro pionieristico nella meccanica dei fluidi all’epoca portò il numero di Nusselt a prendere il suo nome.
Una tipica equazione del numero di Nusselt della convezione è Nu = hL/λ. Nu rappresenta il numero di Nusselt, h è il coefficiente di scambio termico che può essere misurato in watt per metro quadrato per la temperatura Kelvin (W/m2K). L è uguale alla lunghezza dello strato limite in metri di un materiale in cui viene trasferito il calore e lambda (λ) rappresenta la conduttività termica stabilita del materiale in watt per metro Kelvin o W/mK. La misurazione del calore del numero di Nusselt è una misurazione solo attraverso i confini della superficie ed è direttamente correlata alla legge del raffreddamento di Newton da cui il numero può anche essere derivato.
Quando la correlazione di Nusselt è vicina a un valore di uno, ciò indica un tipo di flusso di trasferimento di calore noto come flusso laminare o flusso di slug, che indica che si sta verificando un movimento del fluido molto ridotto e che la perdita di calore conduttivo è importante. Quando le portate aumentano, vengono descritte come turbolente e spesso possono portare a valori numerici di Nusselt che vanno da 100 fino a 1,000. Qualsiasi valore per un numero di Nusselt compreso tra 100 e 1,000 è indicativo del fatto che la forma dominante di trasferimento di calore che avviene è per convezione e la conduzione svolge solo un ruolo minore. Tali numeri sono valori importanti da conoscere in vari aspetti dell’ingegneria, dove il trasferimento di calore può essere un tratto desiderabile o indesiderabile. Un’elevata velocità di trasferimento del cilindro con numero di Nusselt è considerata turbolenta e un metodo efficiente di trasferimento del calore, come nel flusso di fluido attraverso le tubazioni in cui viene persa poca energia termica nel materiale attraverso la conduzione verso l’ambiente esterno.