Что такое принудительная конвекция?

Конвекция описывает влияние тепла от движущихся жидкостей или газов на твердый объект. При принудительной конвекции поток жидкости или газа усиливается или создается искусственно. Вентиляторы являются распространенным способом нагнетания газов, в то время как насосы часто используются с жидкостями. Принудительная конвекция обычно работает быстрее, чем стандартная конвекция.

Простым примером принудительной конвекции будет таяние кубика льда с теплой водой. Кубик льда растает естественным образом в спокойной луже теплой воды. Естественная конвекция приведет к тому, что вода вокруг кубика льда станет более холодной и менее эффективной при таянии кубика льда по мере продвижения процесса. Если бы теплая вода непрерывно протекала через кубик льда, вода не остыла бы, и кубик льда таял бы намного быстрее.

Эффективность тепловой конвекции определяется несколькими факторами. Как правило, чем больше площадь нагреваемой поверхности, тем сложнее ее нагревать. Следовательно, поток газа или жидкости должен быть соответствующим образом отрегулирован. Это часто достигается путем добавления искусственного источника для увеличения потока жидкости или газа.

Скорость конвекционного потока также важна. В целом, более быстрые потоки более эффективны. Холод ветра - хороший пример такой эффективности. Человек, стоящий при сильном ветре, будет охлаждаться быстрее, чем человек, стоящий в застойном воздухе, потому что теплая кожа в течение определенного времени подвергается воздействию большего количества холодного воздуха.

Разница в температуре также влияет на скорость, с которой происходит принудительная конвекция. Поверхности, подверженные воздействию конвекционного тока с гораздо более высокой температурой, будут нагреваться быстрее. Тепловая конвекция замедляется, когда объект приближается к температуре тока.

Более густые жидкости и газы обычно более эффективны при передаче тепла. Это проблематично, потому что многие более густые газы и жидкости требуют большего усилия для поддержания эффективной скорости в конвекционном потоке. Также необходимо следить за тем, чтобы жидкость или газы оставались подвижными при охлаждении.

Хотя основной целью принудительной конвекции часто является объект, который должен быть нагрет или охлажден, важно помнить, что передача температуры происходит в обоих направлениях. Когда конвекционный поток нагревает объект, более низкая температура объекта передается потоку. Определение изменения температуры как в объекте, так и в потоке важно при оценке эффективности метода принудительной конвекции.

Анализ теплопередачи выполняется вручную или с помощью программного обеспечения. Существует много переменных, но есть два основных показателя эффективности метода принудительного преобразования. Первым показателем является повышение температуры на нагреваемой поверхности. Вторым показателем является разность температур конвекционного потока до и после его прохождения по поверхности. Чем больше разница, тем полезнее метод конвекции.