Hvad er tvungen konvektion?

Konvektion beskriver effekten af varme fra rejsevæsker eller gasser på en fast genstand.Ved tvungen konvektion forbedres eller skabes strømmen af væsken eller gassen kunstigt.Fans er en almindelig måde at tvinge gasser på, mens pumper ofte bruges med væsker.Tvungen konvektion fungerer ofte hurtigere end standardkonvektion.

Et simpelt eksempel på tvungen konvektion ville være at smelte en isterning med varmt vand.En isterning smelter naturligt i en stadig pool med varmt vand.Naturlig konvektion ville resultere i, at vandet omkring isterningen bliver køligere og mindre effektiv til at smelte isterningen, når processen skrider frem.Hvis varmt vand blev tvunget over isterningen kontinuerligt, ville vandet ikke afkøle, og isterningen ville smelte meget hurtigere.

Effektivitet af varmekonvektion bestemmes af flere faktorer.Generelt, jo større det eksponerede område af overfladen, der skal opvarmes, jo vanskeligere er det at varme.Derfor skal strømmen af gas eller væske justeres i overensstemmelse hermed.Dette opnås ofte ved tilsætning af en kunstig kilde for at øge strømmen af væsker eller gas.

Hastigheden af konvektionsstrømmen er også vigtig.Generelt er hurtigere vandløb mere effektive.Wind Chill er et godt eksempel på denne effektivitet.Overflader, der udsættes for en konvektionsstrøm med en meget højere temperatur, opvarmes hurtigere.Varmekonvektion bremser, når objektet nærmer sig temperaturen på strømmen.

Tykkere væsker og gasser er normalt mere effektive ved varmeoverførsel.Dette er problematisk, fordi mange tykkere gasser og væsker kræver mere kraft for at opretholde effektiv hastighed i en konvektionsstrøm.Der skal også udvises omhu, at væsken eller gasserne forbliver mobile, når de afkøles.

Selvom det primære fokus for tvungen konvektion ofte er det objekt, der skal opvarmes eller afkøles, er det vigtigt at huske, at temperaturoverførslen går begge veje.Når en konvektionsstrøm opvarmer et objekt, overføres objektets lavere temperatur til strømmen.Bestemmelse af temperaturændringen i både objektet og strømmen er vigtig, når man bedømmer effektiviteten af den tvungne konvektionsmetode.

Varmeoverførselsanalyse forformes enten manuelt eller ved software.Der er mange variabler, men der er to primære indikationer på effektiviteten af en tvungen konverteringsmetode.Den første indikation er temperaturstigningen i overfladen, der skal opvarmes.Den anden indikation er forskellen i temperaturen i konvektionsstrømmen før og efter den er gået over overfladen.Jo større forskellen er, desto mere nyttig er konvektionsmetoden.