対流熱伝達とは

対流熱伝達とは、対流による熱の伝達、つまり流体の動きによる熱の伝達です。 対流熱伝達は、自然対流と強制対流の2つの主要な方法のいずれかで発生します。 熱伝達のこれら2つの方法は、加熱された流体を動かす外部デバイスの使用または欠如によって区別されます。 どちらの場合でも、熱の移動は、液体、気体、または液体などの流体が固体の塊の上を流れることによって起こります。

対流の一例は、鍋の中で沸騰する水です。 熱源の近くの水が温かくなると、分子は広がります。 これにより、水の密度が低くなり、浮力が増します。 より浮力のある水がポットの上部に上がり、より冷たい水が代わりになります。 冷たい水は熱源によって加熱され、密度が低くなり、上部に上がります。

このプロセスにより、対流と呼ばれる電流が発生します。 湯沸かしの場合、マカロニのようなものがポットにあるとき、それはより見やすくなります-マカロニが対流で上下に動くのを見るでしょう。 沸騰した水は自然対流の一例です。 このシステムでは、水の密度の変化以外は対流熱伝達を引き起こしません。 実際、一般に、加熱された液体は冷たい液体よりも密度が低いため、自然対流による熱の伝達は機能します。

自然対流による対流熱伝達とは対照的に、強制対流による熱伝達があります。 強制対流は、流体を動かす外部メカニズムの使用のため、自然対流とは異なります。 対流熱伝達のこの方法は、作動するためにさまざまな密度の流体を必要としません。 強制対流で使用される外部機構の例には、ポンプとファンがあります。 心臓は、強制対流で使用されるこのようなデバイスの自然な例です。

循環系は、人間や一部の動物が体温を調節する方法の1つです。 心臓は本質的にポンプであり、血液は加熱された液体です。 心臓は、加熱された液体を血管を通して皮膚に向かって送り出します。 その後、さまざまな手段で身体から熱が奪われます。 これは、多くの砂漠の動物が大きな耳を持っている理由の1つです。血液は耳を通って循環し、さまざまな熱伝達方法によって環境に熱を放出します。