¿dónde se utiliza el número de biot?
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¿dónde se utiliza el número de biot?
número de biot frente al número de nusselt
El número de Biot (Bi) es una magnitud adimensional utilizada en los cálculos de transferencia de calor. Recibe su nombre del físico francés del siglo XVIII Jean-Baptiste Biot (1774-1862), y ofrece un índice sencillo de la relación entre las resistencias térmicas en el interior de un cuerpo y en su superficie. Esta relación determina si las temperaturas en el interior de un cuerpo variarán significativamente en el espacio, mientras el cuerpo se calienta o se enfría con el tiempo, a partir de un gradiente térmico aplicado a su superficie.
En general, los problemas que implican números de Biot pequeños (mucho menores que 1) son térmicamente simples, debido a los campos de temperatura uniformes en el interior del cuerpo. Los números de Biot mucho mayores que 1 indican problemas más difíciles debido a la no uniformidad de los campos de temperatura dentro del objeto. No debe confundirse con el número de Nusselt, que emplea la conductividad térmica del fluido y, por tanto, es una medida comparativa de la conducción y la convección, ambas en el fluido.
En este caso, Q de calor se utiliza para denotar que la superficie a considerar es sólo la porción de la superficie total por la que pasa el calor Q. El significado físico del número de Biot puede entenderse imaginando el flujo de calor desde una pequeña esfera metálica caliente sumergida repentinamente en una piscina, hacia el fluido circundante. El flujo de calor experimenta dos resistencias: la primera dentro del metal sólido (en la que influyen tanto el tamaño como la composición de la esfera), y la segunda en la superficie de la esfera. Si la resistencia térmica de la interfaz fluido-esfera supera la resistencia térmica que ofrece el interior de la esfera metálica, el número de Biot será inferior a uno. En los sistemas en los que es mucho menor que uno, se puede suponer que el interior de la esfera tiene una temperatura uniforme, aunque esta temperatura puede estar cambiando, ya que el calor pasa a la esfera desde la superficie. La ecuación para describir este cambio de temperatura (relativamente uniforme) en el interior del objeto, es una simple exponencial descrita en la ley de enfriamiento de Newton.
wikipedia
El Número de Biot es un grupo adimensional que lleva el nombre de J. B. Biot, quien, en 1804, analizó la interacción entre la conducción en un sólido y la convección en su superficie. El valor numérico del Número de Biot (Bi) es un criterio que da una indicación directa de la importancia relativa de la conducción y la convección en la determinación de la historia de la temperatura de un cuerpo que se calienta o enfría por convección en su superficie. Bi siempre debe enumerarse al principio para identificar los problemas de conducción transitoria que pueden tratarse simplemente como problemas de parámetros globales, para los que Bi < 0,1 y para los que rara vez es necesario resolver la ecuación de conducción, es decir, la convección es el proceso que controla la velocidad.
La figura 1 puede utilizarse para imputar un significado físico a Bi, y muestra las distribuciones de temperatura en estado estacionario límite en dos placas [(a) de alta λ y (b) de baja λ] que se han enfriado a partir de una temperatura inicial uniforme T1 como resultado de la exposición a un flujo de enfriamiento en T2 a lo largo de una cara.
Para ambas placas, se puede construir un balance térmico en la superficie enfriada utilizando la Ley de Fourier para el flujo de conducción en el sólido en la superficie y la Ley de Newton del enfriamiento para la pérdida convectiva en la superficie:
número de fourier
El número de Biot (Bi) es una magnitud adimensional utilizada en los cálculos de transferencia de calor. Recibe su nombre del físico francés del siglo XVIII Jean-Baptiste Biot (1774-1862), y da un índice simple de la relación entre las resistencias térmicas en el interior de un cuerpo y en la superficie del mismo. Esta relación determina si las temperaturas en el interior de un cuerpo variarán significativamente en el espacio, mientras el cuerpo se calienta o se enfría con el tiempo, a partir de un gradiente térmico aplicado a su superficie.
En general, los problemas que implican números de Biot pequeños (mucho menores que 1) son térmicamente simples, debido a los campos de temperatura uniformes en el interior del cuerpo. Los números de Biot mucho mayores que 1 indican problemas más difíciles debido a la no uniformidad de los campos de temperatura dentro del objeto. No debe confundirse con el número de Nusselt, que emplea la conductividad térmica del fluido y, por tanto, es una medida comparativa de la conducción y la convección, ambas en el fluido.
En este caso, Q de calor se utiliza para denotar que la superficie a considerar es sólo la porción de la superficie total por la que pasa el calor Q. El significado físico del número de Biot puede entenderse imaginando el flujo de calor desde una pequeña esfera metálica caliente sumergida repentinamente en una piscina, hacia el fluido circundante. El flujo de calor experimenta dos resistencias: la primera dentro del metal sólido (en la que influyen tanto el tamaño como la composición de la esfera), y la segunda en la superficie de la esfera. Si la resistencia térmica de la interfaz fluido-esfera supera la resistencia térmica que ofrece el interior de la esfera metálica, el número de Biot será inferior a uno. En los sistemas en los que es mucho menor que uno, se puede suponer que el interior de la esfera tiene una temperatura uniforme, aunque esta temperatura puede estar cambiando, ya que el calor pasa a la esfera desde la superficie. La ecuación para describir este cambio de temperatura (relativamente uniforme) en el interior del objeto, es una simple exponencial descrita en la ley de enfriamiento de Newton.
análisis del sistema de número de biot
El número de Biot (Bi) es un número adimensional utilizado en los cálculos de transferencia de calor en estado inestable (o transitorio). Recibe su nombre del físico francés Jean-Baptiste Biot (1774-1862) y relaciona la resistencia a la transferencia de calor en el interior y en la superficie de un cuerpo.
El significado físico del número de Biot puede entenderse perfectamente imaginando el flujo de calor desde una esfera metálica caliente sumergida en una piscina hasta el fluido circundante. El flujo de calor experimenta dos resistencias: la primera por el metal sólido y la segunda por el fluido presente cerca de la superficie de la esfera. La resistencia térmica del fluido supera la que ofrece la esfera metálica, por lo que el número de Biot es inferior a uno. Contrasta, ahora, la esfera metálica con una hecha de un material térmicamente aislante, como la madera, cuya resistencia al flujo de calor supera a la del fluido. En este caso, el número de Biot es mayor que uno.[cita requerida]
son despreciables en su interior. Esto puede indicar la aplicabilidad (o inaplicabilidad) de ciertos métodos de resolución de problemas de transferencia de calor transitoria. Por ejemplo, un número de Biot inferior a 0,1 suele indicar que habrá menos de un 5% de error cuando se asume un modelo de capacidad global de transferencia de calor transitoria[1].
