Hva er tvangskonveksjon?

Konveksjon beskriver effekten av varme fra reisevæsker eller gasser på en solid gjenstand.Ved tvungen konveksjon forbedres eller skapes strømmen av væsken eller gassen kunstig.Vifter er en vanlig måte å tvinge gasser på, mens pumper ofte brukes med væsker.Tvangskonveksjon fungerer ofte raskere enn standard konveksjon.

Et enkelt eksempel på tvangskonveksjon vil være å smelte en isbit med varmt vann.En isbit vil smelte naturlig i et fortsatt basseng med varmt vann.Naturlig konveksjon ville resultere i at vannet rundt isboben blir kjøligere og mindre effektiv til å smelte isbit når prosessen utvikler seg.Hvis varmt vann ble tvunget over isbiten kontinuerlig, ville ikke vannet avkjølt og isbiten ville smelte mye raskere.

Effektiviteten til varmekonveksjon bestemmes av flere faktorer.Generelt, jo større det utsatte området av overflaten skal varmes opp, jo vanskeligere er det å varme opp.Derfor må strømmen av gass eller væske justeres deretter.Dette oppnås ofte ved tilsetning av en kunstig kilde for å øke strømmen av væskene eller gassen.

Hastigheten på konveksjonsstrømmen er også viktig.Generelt er raskere bekker mer effektive.Vindkjøling er et godt eksempel på denne effektiviteten.En person som står i kraftig vind vil avkjøle seg raskere enn en i stillestående luft, fordi den varme huden blir utsatt for et større volum av kald luft i løpet av en gitt tid.

Forskjell i temperatur påvirker også hastigheten som tvangskonveksjon oppstår.Overflater som er utsatt for en konveksjonsstrøm med mye høyere temperatur vil varme raskere.Varmekonveksjon bremser når objektet nærmer seg temperaturen på strømmen.

Tykkere væsker og gasser er vanligvis mer effektive ved varmeoverføring.Dette er problematisk, fordi mange tykkere gasser og væsker krever mer kraft for å opprettholde effektiv hastighet i en konveksjonsstrøm.Det må også utvises forsiktighet om at væsken eller gassene forblir mobile når de kjøler seg.

Selv om det primære fokuset for tvangskonveksjon ofte er objektet som skal oppvarmes eller avkjøles, er det viktig å huske at temperaturoverføringen går begge veier.Når en konveksjonsstrøm varmer opp et objekt, overføres den nedre temperaturen på objektet til strømmen.Å bestemme temperaturendringen i både objektet og strømmen er viktig når du bedømmer effektiviteten til tvangskonveksjonsmetoden.

Varmeoverføringsanalyse er forhåndsformet enten manuelt eller ved programvare.Det er mange variabler, men det er to primære indikasjoner på effektiviteten av en tvangskonverteringsmetode.Den første indikasjonen er temperaturøkningen i overflaten som skal varmes opp.Den andre indikasjonen er forskjellen i temperaturen på konveksjonsstrømmen før og etter at den har gått over overflaten.Jo større forskjell, jo mer nyttig er konveksjonsmetoden.