Biotov broj

Biotov broj (Bi) je bezdimenzionalna veličina koja se koristi u proračunima labilnog stanja prijenosa toplote. Naziv je dobio po francuskom fizičaru Jean-Baptisteu Biotu (1774-1862), a povezuje otpor prijenosu toplote unutar i na površini tijela.

Važno je napomenuti da Biotov broj ima niz dodatnih primjena, uključujući i iscrpnu upotrebu u proračunima prijenosa toplote.

Definicija

Biotov broj je definisan kao:

${\displaystyle \mathrm {Bi} ={\frac {hL_{C}}{\ k_{b}}}}$

gdje je:

• h = koeficijent sloja ili koeficijent toplotnog prijenosa ili konvektivni koeficijent toplotnog prijenosa
• L_C = karakteristična dužina, koja je obično definisana kao zapremina tijela podijeljena sa površinomw tijela, tako da je ${\displaystyle {\mathit {L_{C}}}={\frac {V_{\rm {tijela}}}{A_{\rm {povrsina}}}}}$
• k_b = toplotna provodljivost tijela

Fizikalna značajnost Biotovog broja može se lahko razumjeti kada zamislimo tok toplote sa vruće metalne sfere uronjene u bazen sa nekim fluidom. Tok toplote savladava dva otpora: prvi od strane čvrstog metala, a drugi od strane fluida koji se nalazi blizu porvršine sfere. Termalni otpor fluida prevazilazi termalni otpor metalne sfere, tako da je Biotov broj manji od jedan. Suprotno, rwcimo da imamo sferu napravljenu od termički izolativnog materijala, kao što je drvo, čiji otpor toku toplote prevazilazi taj isti otpor u fluidu. U ovom slučaju, Biotov broj je veći od jedan.

Analog prijenosu mase

Analogna verzija Biotovog broja (obično se naziva "Biotov broj prijenosa mase", ili ${\displaystyle \mathrm {Bi} _{m}}$) se, također, koristi u procesima difuzije mase:

${\displaystyle \mathrm {Bi} _{m}={\frac {h_{m}L_{C}}{D_{AB}}}}$

gdje je:

• h_m - koeficijet sloja prijenosa mase
• L_C - karakteristična dužina
• D_AB - difuzivnost mase.

Također pogledajte

• Konvekcija
• Fourierov broj
• Provođenje toplote
• Prijenos toplote