Hvad er konvektionsafkøling?
Konvektionskøling er enhver overførsel af varme, der sker fra en bevægelse af væske. Både væsker og gasser kan udvise konvektionsafkøling, og effekten kan være naturlig eller tvunget. Naturlig afkøling sker fra varmeoverførsel på grund af ændringer i væskedensitet, såsom varm luft stiger og køligere luft synker. Tvungen konvektion opstår, når der tilføjes en ekstern kraft til at bevæge væsken, såsom en ventilator, der bevæger luft eller en ske, der omrører en væske.
Varmeoverførsel sker primært fra ledning og konvektion. Ledning er en overførsel af varme gennem ethvert materiale uden bevægelse af materialet. Et eksempel på ledning er en metalpande opvarmet af en flamme på en gasovn. Gasflammen opvarmer undersiden af gryden, og ledning overfører varmen til resten af gryden. Når varmen slukkes, afkøler konvektion gryden, når varmen overføres og stiger over til luften omkring gryden.
Naturlig konvektionsafkøling finder sted i jordens atmosfære og oceaner. Luften opvarmes af opvarmningen af landet og stiger. Når luften stiger, afkøles den og vender tilbage til overfladen, hvilket skaber global luftcirkulation og vejrmønstre. Havstrømme transporterer varmt vand til køligere hav, og køligere vand synker og bevæger sig til de varmere regioner. Sollys tilføjer energi ved at opvarme luften eller vandet, og Jordens rotation overfører noget energi, men bevægelsen betragtes som naturlig snarere end tvunget.
Konvektionsafkøling forekommer også inde i Jorden. Den smeltede kerne, opvarmet ved henfald af radioaktive elementer, stiger mod den ydre skorpe af vores planet. Konvektion afkøler det smeltede kernemateriale, og det bevæger sig langsomt tilbage til midten. Denne bevægelse får vores kontinenter til at bevæge sig langsomt oven på den smeltede kerne, et fænomen kaldet tektonisk pladebevægelse.
Tvungen køling er almindelig i hjem og virksomheder. Klimaanlæg og varmesystemer brugte tvungen luftkonvektion til at flytte varme ind eller ud af en bygning. Ventilatorer inde i elektronisk udstyr brugte tvungen konvektionsafkøling til at flytte luft over elektroniske komponenter. Kølesystemer bruger ventilatorer både til at fjerne varme fra kondensatorerne, men også til at afkøle kompressoren og flytte luft inde i det køle rum.
Kølevifter har demonstreret konvektionseffekter i århundreder. Med opfindelsen af elektricitet kunne elektriske motorer bruges til at drive bordplade og loftsventilatorer. Sofistikerede loftsventilatorer, der indeholder termostater til automatisk at kontrollere deres funktioner, har været tilgængelige siden slutningen af det 20. århundrede. Alle stoler på det samme princip om afkøling af menneskekroppen ved at flytte luft hen over huden.
Konvektion kan kombineres med fordampning for at forbedre køleegenskaber. Fordampningskølesystemer, der bruger tvungen luft, der føres gennem en våd fordampningspude for at køle indvendige rum, er populære i områder med meget lav luftfugtighed. Disse systemer afkøler det indvendige rum ved at fjerne varme fra den indkommende luft gennem fordampning. Den resulterende luftstrøm er køligere, men indeholder mere fugtighed. Fordampningssystemer fungerer ikke godt i områder med højere relativ fugtighed, fordi køling ikke vil forekomme, og interiøret kan blive ret fugtigt.