Что такое конвективный теплообмен?

Конвективная передача тепла - это передача тепла посредством конвекции, передача тепла посредством движения жидкости. Конвективная передача тепла может происходить одним из двух основных способов: посредством естественной конвекции и принудительной конвекции. Эти два метода теплопередачи отличаются использованием или отсутствием внешних устройств для перемещения нагретой жидкости вокруг. В любом случае передача тепла происходит посредством жидкости, такой как жидкость, газ или рея, протекающей по твердой массе.

Одним из примеров конвекции является кипячение воды в кастрюле. Когда вода возле источника тепла становится теплее, молекулы разлетаются в стороны. Это приводит к тому, что вода становится менее плотной и более плавучей. Чем выше плавучая вода поднимается на верхушку кастрюли, тем прохладнее становится ее место. Холодная вода нагревается источником тепла, становится менее плотной и поднимается наверх.

Этот процесс приводит к току, называемому током конвекции. В случае кипения воды, оно становится более заметным, когда в кастрюле находится что-то вроде макарон - можно увидеть, как макароны движутся вверх и вниз с конвекционным током. Кипящая вода является примером естественной конвекции. В этой системе ничто, кроме изменяющейся плотности воды, не вызывает конвективный теплообмен. Фактически, передача тепла посредством естественной конвекции работает, потому что, как правило, нагретые жидкости имеют меньшую плотность, чем более холодные жидкости.

В отличие от конвективного теплообмена, вызванного естественной конвекцией, это теплообмен, вызванный принудительной конвекцией. Принудительная конвекция отличается от естественной конвекции из-за использования внешнего механизма, который перемещает жидкость вокруг. Этот метод конвективной теплопередачи не требует различной плотности жидкости для работы. Некоторыми примерами внешних механизмов, используемых в принудительной конвекции, являются насосы и вентиляторы. Сердце является естественным примером такого устройства, используемого в принудительной конвекции.

Кровеносная система является одним из способов, которыми люди и некоторые животные регулируют температуру своего тела. Сердце - это насос, а кровь - это нагретая жидкость. Сердце качает нагретую жидкость через кровеносные сосуды и к коже. Затем тепло отводится от тела различными способами. Это одна из причин того, что у многих пустынных животных большие уши - кровь может циркулировать через уши, отдавая свое тепло в окружающую среду с помощью различных методов теплопередачи.