BIOT NUMBER

Biot Numberは、1804年に固体中の伝導と表面での対流の相互作用を分析したJ. B. Biotにちなんで名付けられた無次元群である。 Biot数(Bi)の数値は、表面対流によって加熱または冷却される物体の温度履歴を決定する上で、伝導と対流の相対的な重要性を直接示す基準である。 Bi < 0.1 であり, 伝導方程式を解く必要がほとんどない, すなわち, 一括パラメタ問題として単純に扱える過渡伝導問題を特定するために, Bi は常に最初に列挙しておくべきものである, 490>

図1はBiに物理的な意味を与えるために用いることができ、一方の面に沿ってT2の冷却流にさらされた結果、初期均一温度T1から冷却された2枚の板における限界定常温度分布を示すものである。

両方の板について、表面での固体中の伝導束にフーリエの法則を、表面での対流損失にニュートンの冷却の法則を用いて、冷却された表面での熱収支を構築することができる。

(1)

この熱収支は無次元Biを生成するために再整理できる:

(2)

このことから、Biは熱伝達に対する抵抗Rcondと対流Rconv過程によって示される比率だと考えることができる。

図1は、低Bi系(例えば, この場合、固体内の熱流に対する抵抗は、表面での対流プロセスが示す抵抗に比べて小さいので、固体内の内部温度分布は比較的均一である。 一般に、単純な形状の物体、例えば板、円柱、球では、内部抵抗が外部抵抗の10%以下、すなわちBi < 0.1.

Figure 1のとき、体温一様という仮定による誤差は5%未満であろう。 同一流体で冷却された2枚のプレートにおける完全発達温度プロファイルの比較

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