Vad är konvektionskylning?
Konvektionskylning är varje värmeöverföring som sker från en rörelse av vätska. Både vätskor och gaser kan uppvisa konvektionskylning och effekten kan vara naturlig eller tvingad. Naturlig kylning sker från värmeöverföring på grund av förändringar i vätskans densitet, såsom varmluft stiger och svalare luft sjunker. Tvingad konvektion uppstår när någon yttre kraft tillsätts för att förflytta vätskan, såsom en fläkt som rör luft eller en sked som rör om en vätska.
Värmeöverföring sker främst från ledning och konvektion. Ledning är en värmeöverföring genom vilket material som helst, utan materialets rörelse. Ett exempel på ledning är en metallbricka som värms upp av en låga på en gasspis. Gasflamman värmer upp undersidan av pannan, och ledningen överför värmen till resten av pannan. När värmen är avstängd, kommer konvektionen att kyla ner panelen när värme överförs och stiger över till luften runt pannan.
Naturlig konvektionskylning sker i jordens atmosfär och hav. Luften värms av uppvärmningen av landet och stiger. När luften stiger svalnar den och återgår till ytan och skapar global luftcirkulation och vädermönster. Havströmmar transporterar varmt vatten till kallare hav, och kallare vatten sjunker och flyttar till de varmare regionerna. Solljus tillför energi genom att värma luften eller vattnet, och jordens rotation ger lite energi, men rörelsen anses vara naturlig snarare än tvingad.
Konvektionskylning sker också inuti jorden. Den smälta kärnan, uppvärmd genom sönderfall av radioaktiva element, stiger mot den yttre jordskorpan på vår planet. Konvektion kyler det smälta kärnmaterialet och det rör sig långsamt tillbaka till mitten. Denna rörelse får våra kontinenter långsamt att röra sig ovanpå den smälta kärnan, ett fenomen som kallas tektonisk plattningsrörelse.
Tvingad kylning är vanligt i hem och företag. Luftkonditionering och värmesystem använde tvångsluftkonvektion för att flytta värme in eller ut ur en byggnad. Fläktar i elektronisk utrustning använde tvångskonvektionskylning för att flytta luft över elektroniska komponenter. Kylsystem använder fläktar både för att avlägsna värme från kondensorspolarna, men också för att kyla kompressorn och flytta luft in i det kylda facket.
Kylfläktar har visat konvektionseffekter i århundraden. Med uppfinningen av elektricitet kan elmotorer användas för att driva bordsskivor och takfläktar. Sofistikerade takfläktar som innehåller termostater för att automatiskt styra sina funktioner har funnits sedan slutet av 1900-talet. Alla förlitar sig på samma princip att kyla människokroppen genom att flytta luft över huden.
Konvektion kan kombineras med indunstning för att förbättra kylprestanda. Indunstande kylsystem, som använder tvingad luft som passeras genom en våt förångningsdyna för att kyla inutrymmen, är populära i områden med mycket låg luftfuktighet. Dessa system kyler det inre utrymmet genom att avlägsna värme från den inkommande luften genom förångning. Den resulterande luftströmmen är svalare, men innehåller mer fukt. Avdunstningssystem fungerar inte bra i områden med högre relativ fuktighet, eftersom kylning inte kommer att inträffa och interiören kan bli ganska fuktig.