Qual é o número de Nusselt?

Um número de Nusselt é o produto de uma comparação de razão para transferência de calor entre dois fluidos, onde a transferência de calor por convecção é dividida pela condutividade térmica do material em repouso. É um número sem unidade que fornece essencialmente uma taxa de comparação da velocidade com que o calor é transferido entre os materiais em que ocorre a convecção ou o fluxo de um gás ou líquido, em comparação com a transferência básica de calor por condução, onde há pouco movimento interno da matéria está ocorrendo. Embora o número de Nusselt seja freqüentemente usado para medir a transferência de calor em fluidos, ele também pode ser usado para comparar taxas de transferência de calor por convecção e condução entre sólidos por fluxo de gás. A base para comparações de transferência de calor em materiais foi estabelecida por Ernst Wilhelm Nusselt, um engenheiro mecânico alemão que lecionou em Dresden durante o início do século XX. Seu trabalho pioneiro em mecânica de fluidos na época resultou no nome de Nusselt.

Uma equação típica de número de convecção de Nusselt é Nu = hL / λ. Nu representa o número de Nusselt, h é o coeficiente de transferência de calor que pode ser medido em watts por metro quadrado vezes a temperatura Kelvin (W / m ² K). L é igual ao comprimento da camada limite em metros de um material onde o calor está sendo transferido e lambda (λ) representa a condutividade térmica estabelecida do material em watts por metro Kelvin ou W / mK. A medição do calor numérico de Nusselt é apenas uma medição através dos limites da superfície e está diretamente relacionada à Lei de Newton de Resfriamento, da qual o número também pode ser derivado.

Quando a correlação de Nusselt está próxima do valor de um, isso indica um tipo de fluxo de transferência de calor conhecido como fluxo laminar ou fluxo de lesmas, que indica que muito pouco movimento de fluido está ocorrendo e que a perda de calor condutora é importante. À medida que as taxas de fluxo aumentam, elas são descritas como turbulentas e geralmente podem resultar em valores numéricos de Nusselt que variam de 100 a 1.000. Qualquer valor para um número de Nusselt entre 100 e 1.000 é indicativo do fato de que a forma dominante de transferência de calor que ocorre é por convecção e a condução desempenha apenas um papel menor. Esses números são valores importantes a serem conhecidos em vários aspectos da engenharia, nos quais a transferência de calor pode ser uma característica desejável ou indesejável. Uma taxa de transferência de alto número de cilindros de Nusselt é considerada turbulenta e um método eficiente de transferência de calor, como no fluxo de fluidos através de tubulações, onde pouca energia térmica no material é perdida por condução para o ambiente externo.