Co je nucená konvekce?

Konvekce popisuje vliv tepla z pohybujících se tekutin nebo plynů na pevný předmět. Při nucené konvekci se proudění tekutiny nebo plynu zvyšuje nebo vytváří uměle. Ventilátory jsou běžným způsobem, jak tlačit plyny, zatímco čerpadla se často používají s tekutinami. Nucená konvekce obvykle pracuje rychleji než standardní konvekce.

Jednoduchým příkladem nucené konvekce by bylo roztavení kostky ledu s teplou vodou. Kostka ledu se přirozeně roztaví v klidném bazénu teplé vody. Přirozená konvekce by vedla k tomu, že voda kolem ledové krychle bude v průběhu procesu chladnější a méně účinná při tavení krychle. Pokud by byla přes ledovou kostku nepřetržitě tlačena teplá voda, voda by se neochladila a ledová kostka by se tavila mnohem rychleji.

Účinnost tepelné konvekce je určována několika faktory. Obecně platí, že čím větší je exponovaná plocha povrchu, který má být zahříván, tím obtížnější je zahřívat. Proto je třeba odpovídajícím způsobem upravit proud plynu nebo tekutiny. Toho je často dosaženo přidáním umělého zdroje pro zvýšení průtoku kapalin nebo plynu.

Rychlost proudu proudění je také důležitá. Obecně jsou rychlejší proudy efektivnější. Chlazení větrem je dobrým příkladem této účinnosti. Osoba stojící v silném větru se bude chladit rychleji než jedna ve stojatém vzduchu, protože teplá pokožka je v daném čase vystavena většímu množství studeného vzduchu.

Rozdíl teploty také ovlivňuje rychlost, při které dochází k nucené konvekci. Povrchy vystavené konvekčnímu proudu s mnohem vyšší teplotou se budou rychleji zahřívat. Tepelná konvekce se zpomaluje, když se objekt přibližuje teplotě proudu.

Silnější tekutiny a plyny jsou obvykle účinnější při přenosu tepla. To je problematické, protože mnoho silnějších plynů a tekutin vyžaduje větší sílu k udržení účinné rychlosti v konvekčním proudu. Rovněž je třeba dbát na to, aby tekutina nebo plyny zůstávaly mobilní, když vychladnou.

Přestože primárním ohniskem nucené konvekce je často objekt, který má být zahříván nebo ochlazován, je důležité si uvědomit, že přenos teploty jde oběma způsoby. Když konvekční proud zahřívá objekt, je do proudu přenesena nižší teplota objektu. Při posuzování účinnosti metody nucené konvekce je důležité stanovit změnu teploty v objektu i v proudu.

Analýza přenosu tepla se provádí ručně nebo pomocí softwaru. Existuje mnoho proměnných, ale existují dva primární náznaky účinnosti metody nucené konverze. První indikací je nárůst teploty na povrchu, který má být zahříván. Druhou indikací je rozdíl teploty konvekčního proudu před a po průchodu povrchem. Čím větší je rozdíl, tím užitečnější je konvekční metoda.