Qu'est-ce que la convection forcée?

La convection décrit l'effet de la chaleur provenant de fluides ou de gaz en mouvement sur un objet solide. En convection forcée, l'écoulement du fluide ou du gaz est amélioré ou créé artificiellement. Les ventilateurs sont un moyen courant de forcer les gaz, tandis que les pompes sont fréquemment utilisées avec des fluides. La convection forcée fonctionne généralement plus rapidement que la convection standard.

Un exemple simple de convection forcée serait de faire fondre un glaçon avec de l’eau chaude. Un glaçon va fondre naturellement dans un bassin d'eau tiède. La convection naturelle aurait pour effet de refroidir l’eau autour du glaçon et de le faire fondre moins efficacement au fur et à mesure que le processus avance. Si de l'eau chaude traversait continuellement le glaçon, elle ne refroidirait pas et le glaçon fondrait beaucoup plus rapidement.

L'efficacité de la convection thermique est déterminée par plusieurs facteurs. Généralement, plus la surface exposée à chauffer est grande, plus il est difficile de chauffer. Par conséquent, le flux de gaz ou de fluide doit être ajusté en conséquence. Ceci est souvent accompli par l'addition d'une source artificielle pour augmenter le débit des liquides ou des gaz.

La vitesse du flux de convection est également importante. En général, les flux plus rapides sont plus efficaces. Le refroidissement éolien est un bon exemple de cette efficacité. Une personne debout dans un vent violent va refroidir plus vite qu'une personne dans un air stagnant, car la peau chaude est exposée à un plus grand volume d'air froid dans un temps donné.

La différence de température affecte également le taux de convection forcée. Les surfaces exposées à un courant de convection avec une température beaucoup plus élevée chaufferont plus rapidement. La convection thermique ralentit lorsque l'objet se rapproche de la température du courant.

Les fluides et les gaz plus épais sont généralement plus efficaces pour le transfert de chaleur. Ceci est problématique, car de nombreux gaz et fluides plus épais nécessitent plus de force pour maintenir une vitesse efficace dans un courant de convection. Il faut également veiller à ce que le fluide ou les gaz restent mobiles lorsqu'ils refroidissent.

Bien que l'objet principal de la convection forcée soit souvent l'objet à chauffer ou à refroidir, il est important de se rappeler que le transfert de température va dans les deux sens. Lorsqu'un courant de convection chauffe un objet, la température inférieure de l'objet est transférée au courant. Déterminer le changement de température à la fois dans l'objet et dans le flux est important pour juger de l'efficacité de la méthode de convection forcée.

L'analyse du transfert de chaleur est effectuée manuellement ou par logiciel. Il existe de nombreuses variables, mais il existe deux indications principales de l'efficacité d'une méthode de conversion forcée. La première indication est l'élévation de la température de la surface à chauffer. La deuxième indication est la différence de température du flux de convection avant et après son passage sur la surface. Plus la différence est grande, plus la méthode de convection est utile.