Numărul Biot este un parametru dimensional utilizat în analiza transferului de căldură. Compară rezistența termică internă într-un solid cu rezistența termică externă la suprafața sa. Înțelegerea acestui număr ajută la determinarea modelului adecvat de transfer de căldură pentru o anumită problemă.

Definiţia numărului de biot

Numărul Biot (Bi) este definit ca raportul dintre rezistența termică internă și rezistența convectivă externă. Se exprimă ca:

Bi = (h * L c) / k

unde h este coeficientul de transfer de căldură convectiv, L c] este lungimea caracteristică și k este conductivitatea termică a solidului.

Semnificația numărului de biot

Valoarea Bi indică distribuția temperaturii în interiorul solidului:

  • Bi < 0,1: Solidul are o temperatură uniformă; analiza sistemului umflat este adecvată.
  • Bi > 0,1: Gradienții de temperatură din interiorul solidului sunt semnificativi, necesită analize detaliate.
  • Bi > 10: Rezistenţa externă domină; efectele de suprafaţă sunt mai critice decât conducţia internă.

Aplicarea numărului de biot în probleme de conducție termică

Pentru a aplica numărul Biot, mai întâi se identifică parametrii relevanți: coeficientul de transfer de căldură convectiv, lungimea caracteristică și conductivitatea termică. Se calculează Bi pentru a determina dacă un model de capacitate cu un nodul este valabil sau dacă este necesară o analiză mai detaliată.

Pentru numerele mici Biot, pot fi folosite modele simplificate, reducând efortul de calcul. Pentru numerele Biot mai mari, rezolvarea ecuaţiei de conducţie termică cu variaţii spaţiale devine necesară.