Vad är konvektiv värmeöverföring?

Konvektiv värmeöverföring är överföring av värme genom konvektionsmedel, överföring av värme genom fluidrörelse. Konvektiv värmeöverföring kan ske på ett av två huvudsakliga sätt: genom naturlig konvektion och genom tvungen konvektion. Dessa två metoder för värmeöverföring kännetecknas av användningen eller bristen på externa anordningar för att flytta den uppvärmda vätskan runt. I båda fallen sker värmeöverföringen av en vätska - såsom en vätska, gas eller en rheid - som flyter över en fast massa.

Ett exempel på konvektion är vatten som kokar i en kruka. När vattnet nära värmekällan blir varmare sprids molekylerna isär. Detta gör att vattnet blir mindre tätt och mer flytande. Ju mer flytande vatten stiger till toppen av krukan och kallare vatten tar sin plats. Det kallare vattnet värms sedan upp av värmekällan, blir mindre tätt och stiger till toppen.

Denna process resulterar i en ström som kallas en konvektionsström. I fallet med kokande vatten blir det mer synligt när något som makaroner är i potten - man ser makaronerna röra sig upp och ner med konvektionsströmmen. Kokande vatten är ett exempel på naturlig konvektion. I detta system orsakar inget annat än vattnets olika tätheter den konvektiva värmeöverföringen. I själva verket fungerar överföring av värme genom en naturlig konvektion eftersom generellt sett uppvärmda vätskor har lägre tätheter än kylare vätskor.

I motsats till konvektiv värmeöverföring orsakad av naturlig konvektion är värmeöverföring orsakad av tvingad konvektion. Tvingad konvektion skiljer sig från naturlig konvektion på grund av användningen av en yttre mekanism som förflyttar vätskan runt. Denna metod för konvektiv värmeöverföring behöver inte de varierande tätheterna för vätskor för att fungera. Några exempel på externa mekanismer som används vid tvingad konvektion är pumpar och fläktar. Hjärtat är ett naturligt exempel på en sådan anordning som används vid tvingad konvektion.

Cirkulationssystemet är ett av de sätt som människor och vissa djur reglerar deras kroppstemperaturer. Ett hjärta är i huvudsak en pump, och blod är en uppvärmd vätska. Hjärtat pumpar den uppvärmda vätskan genom blodkärlen och mot huden. Värme tas sedan bort från kroppen på olika sätt. Detta är en av anledningarna till att många ökendjur har stora öron - blod kan cirkulera genom öronen, och avger dess värme till miljön genom de olika värmeöverföringsmetoderna.