Калькулятор числа Био

Число Био — безразмерный критерий теплообмена, сравнивающий сопротивление теплопроводности внутри твёрдого тела с сопротивлением конвекции на его поверхности. Оно равно коэффициенту конвективной теплоотдачи, умноженному на характерную длину и делённому на теплопроводность материала. Единицы сокращаются, поэтому можно на общей основе сравнивать объекты разных размеров, материалов и граничных условий. Малое число Био означает, что тепло проходит внутри тела намного легче, чем через пограничный слой окружающей жидкости или газа. Внутренние температурные градиенты тогда относительно малы, и температуру тела можно приближённо считать одинаковой во всём объёме. Метод сосредоточенной теплоёмкости обычно применим при Bi ниже 0.1 с учётом требуемой инженерной точности. Большие значения указывают на существенные перепады температуры внутри тела и могут потребовать диаграмм нестационарной теплопроводности, аналитических решений в рядах или численного моделирования. Характерную длину нужно выбирать правильно. Для нестационарного расчёта с сосредоточенными параметрами обычно используют объём тела, делённый на площадь поверхности конвективного теплообмена. Поэтому у длинного цилиндра, сферы, стенки или конечного тела характерная длина зависит от геометрии и не обязательно равна наибольшему размеру. Некоторые корреляции теплообмена определяют длину иначе; всегда следуйте определению выбранного уравнения или источника. Коэффициент теплоотдачи зависит от свойств и скорости среды, ориентации поверхности и естественного или вынужденного характера конвекции. Теплопроводность зависит от состава материала и температуры. Если важна точность, используйте параметры реального рабочего режима, а не общие значения при комнатной температуре. Калькулятор ожидает коэффициент теплоотдачи в ваттах на квадратный метр-кельвин, длину в метрах и теплопроводность в ваттах на метр-кельвин. Не путайте числа Био и Нуссельта: Bi использует теплопроводность твёрдого тела и оценивает равномерность внутренней температуры, а Нуссельт использует теплопроводность среды и описывает конвекцию относительно теплопроводности в ней. Результат помогает предварительной оценке и выбору модели. В ответственных тепловых проектах также необходимо учитывать геометрию, излучение, изменение свойств, контактное сопротивление и зависящие от времени граничные условия.