O que é convecção forçada?

A convecção descreve o efeito do calor de fluidos ou gases em movimento em um objeto sólido. Na convecção forçada, o fluxo do fluido ou gás é aprimorado ou criado artificialmente. Os ventiladores são uma maneira comum de forçar gases, enquanto as bombas são freqüentemente usadas com fluidos. Convecção forçada geralmente funciona mais rapidamente do que a convecção padrão.

Um exemplo simples de convecção forçada seria derreter um cubo de gelo com água morna. Um cubo de gelo derreterá naturalmente em uma piscina de água morna. A convecção natural faria com que a água ao redor do cubo de gelo se tornasse mais fria e menos eficiente em derreter o cubo de gelo à medida que o processo avança. Se a água quente fosse forçada através do cubo de gelo continuamente, a água não esfriaria e o cubo de gelo derreteria muito mais rápido.

A eficiência da convecção de calor é determinada por vários fatores. Geralmente, quanto maior a área exposta da superfície a ser aquecida, mais difícil é aquecer. Portanto, o fluxo de gás ou fluido precisa ser ajustado de acordo. Isso geralmente é realizado pela adição de uma fonte artificial para aumentar o fluxo de líquidos ou gases.

A velocidade do fluxo de convecção também é importante. Em geral, fluxos mais rápidos são mais eficientes. O vento frio é um bom exemplo dessa eficiência. Uma pessoa em ventos fortes esfria mais rápido que uma em ar estagnado, porque a pele quente está sendo exposta a um volume maior de ar frio dentro de um determinado período.

A diferença de temperatura também afeta a taxa na qual a convecção forçada ocorre. As superfícies expostas a uma corrente de convecção com uma temperatura muito mais alta aquecem mais rapidamente. A convecção de calor diminui à medida que o objeto se aproxima da temperatura da corrente.

Fluidos e gases mais espessos são geralmente mais eficazes na transferência de calor. Isso é problemático, porque muitos gases e fluidos mais espessos exigem mais força para manter a velocidade efetiva em uma corrente de convecção. Também é preciso ter cuidado para que o fluido ou gases permaneçam móveis enquanto esfriam.

Embora o foco principal da convecção forçada seja frequentemente o objeto a ser aquecido ou resfriado, é importante lembrar que a transferência de temperatura ocorre nos dois sentidos. Quando um fluxo de convecção está aquecendo um objeto, a temperatura mais baixa do objeto é transferida para o fluxo. Determinar a mudança de temperatura no objeto e no fluxo é importante ao avaliar a eficiência do método de convecção forçada.

A análise de transferência de calor é realizada manualmente ou por software. Existem muitas variáveis, mas há duas indicações principais da eficácia de um método de conversão forçada. A primeira indicação é o aumento da temperatura na superfície a ser aquecida. A segunda indicação é a diferença de temperatura do fluxo de convecção antes e depois de ter passado sobre a superfície. Quanto maior a diferença, mais útil é o método de convecção.