Número de Nusselt

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:

${𝑁𝑢}_L=\frac{hL}{k_f}=\frac{\text{Transferencia de calor por conveccao}}{\text{Transferencia de calor por conducao}}$

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.
• k_f como a condutividade térmica do fluido.
• h como o coeficiente de transferência térmica por convecção.

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: q_conv/q_cond=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 repousoPredefinição:Carece de fontes. 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 diariamentePredefinição:Carece de fontes. Trocamos mais calor com o ambiente sobre a influência de um ventilador pois esse influencia diretamente as condições de escoamento do fluidoPredefinição:Carece de fontes (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.