O Número de Nusselt é uma grandeza bastante utilizada para a determinação do coeficiente de transferência de calor por convecção, baseada na análise dimensional, na qual é utilizada para determinar parâmetros através de relações de similaridade. O número de Nusselt também é função de outro número adimensional, o número de Reynolds, assim como o número de Prandtl. Sendo assim, é comum expressar o Número de Nusselt como:
Nu=f(Re,Pr)
Este número se chama assim em honra a Wilhelm Nusselt, engenheiro alemão que nasceu em 25 de novembro de 1882 em Nuremberg. Se define como:
Ambas as transferências são consideradas na direção perpendicular ao fluxo.
Na equação anterior se define:
L como um comprimento característico. Para formas complexas se define como o volume do corpo dividido pela sua área superficial. kf como a condutividade térmica do fluido. h como o coeficiente de transferência térmica por convecção.
História O número de Nusselt foi inicialmente definido por Wilhelm Nusselt em um trabalho publicado em 1915 . Schmidt, E. (1957). "Wilhelm Nusselt". Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure (in German). 99: 1741–1742. Neste trabalho, ele também identificou os números de Grashof, Prandtl e Reynolds.
Nusselt utilizou essas adimensionalizações para corelacionar data de convecção natural e, posteriormente, convecção forçada.Nusselt, Wilhelm (1917). "Der Wärmeübergang im Rohr". Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (in German). 61: 685–689
Em 1931, a associação alemã de engenheiros nomeou formalmente a adimensionalização como número de Nusselt.
Significado Físico Fisicamente, o número de Nusselt representa a razão entre a transferência de calor de um fluido por convecção (ou seja, a transferência do fluido em movimento) e a condução (que pode ser considerada um caso extremo de convecção, ou seja, a convecção de um fluido em repouso). Considerando uma camada de fluido de espessura L e com uma diferença de temperatura ΔT entre suas superfícies: qconv/qcond=hΔT/L=Nu
Pode-se perceber que quando o número de Nusselt resultar em 1, não haverá convecção, apenas condução, como se o fluido estivesse completamente em repouso. Podemos perceber claramente que quanto maior for o número de Nusselt mais a transferência de calor entre as duas superfícies se da por convecção do que por condução do fluido. Por esse motivo que utilizamos a convecção forçada diariamente. Trocamos mais calor com o ambiente sobre a influência de um ventilador pois esse influencia diretamente as condições de escoamento do fluido (aumenta Reynolds).
Referências Incropera, DeWitt, Bergman e Lavine. Fundamentos de Tranferência de calor e massa, 6ª ed., 2006. Çengel, Yunus A.. Transferência de Calor e Massa, 3ª ed., 2009.
Categoria:Números adimensionais Categoria:Engenharia mecânica Categoria:Engenharia química Categoria:Termodinâmica