Vad är tvingad konvektion?
Konvektion beskriver effekten av värme från rörliga vätskor eller gaser på ett fast föremål. Vid tvingad konvektion förbättras eller skapas vätskans eller gasens flöde artificiellt. Fläktar är ett vanligt sätt att tvinga gaser, medan pumpar ofta används med vätskor. Tvingad konvektion fungerar vanligtvis snabbare än standardkonvektion.
Ett enkelt exempel på tvingad konvektion skulle vara att smälta en isbit med varmt vatten. En isbit kommer att smälta naturligt i en stilla pool med varmt vatten. Naturlig konvektion skulle resultera i att vattnet runt isbiten blir svalare och mindre effektiv vid smältningen av isbiten när processen fortskrider. Om varmt vatten tvingades kontinuerligt över isbiten, skulle vattnet inte svalna och isbiten smälte mycket snabbare.
Effektiviteten för värmekonvektion bestäms av flera faktorer. I allmänhet, ju större det exponerade området på ytan som ska värmas, desto svårare är det att värma. Därför måste gas- eller fluidströmmen justeras i enlighet därmed. Detta åstadkoms ofta genom tillsats av en konstgjord källa för att öka flödet av vätskor eller gas.
Konvektionsströmmens hastighet är också viktig. Generellt sett är snabbare strömmar effektivare. Vindkylning är ett bra exempel på denna effektivitet. En person som står i kraftig vind kommer att kyla snabbare än en i stillastående luft, eftersom den varma huden utsätts för en större volym kall luft inom en given tid.
Skillnad i temperatur påverkar också hastigheten med vilken tvångs konvektion inträffar. Ytor som utsätts för en konvektionsström med mycket högre temperatur värms snabbare. Värmekonvektionen bromsar när objektet närmar sig temperaturen på strömmen.
Tjockare vätskor och gaser är vanligtvis effektivare vid värmeöverföring. Detta är problematiskt eftersom många tjockare gaser och vätskor kräver mer kraft för att upprätthålla effektiv hastighet i en konvektionsström. Man måste också se till att vätskan eller gaserna förblir rörliga när de svalnar.
Även om det primära fokuset på tvingad konvektion ofta är föremålet som ska värmas upp eller kylas, är det viktigt att komma ihåg att temperaturöverföringen går båda vägarna. När en konvektionsström värmer upp ett objekt överförs objektets lägre temperatur till strömmen. Att bestämma temperaturförändringen i både föremålet och strömmen är viktigt när man bedömer effektiviteten för den tvångsmässiga konvektionsmetoden.
Värmeöverföringsanalys förformas antingen manuellt eller med programvara. Det finns många variabler, men det finns två primära indikationer på effektiviteten hos en metod för tvingad konvertering. Den första indikationen är temperaturökningen i ytan som ska värmas. Den andra indikationen är skillnaden i temperatur på konvektionsströmmen före och efter att den har passerat över ytan. Ju större skillnad, desto mer användbar är konvektionsmetoden.