Co to jest chłodzenie konwekcyjne?

Chłód konwekcyjny to każde przeniesienie ciepła, które występuje z ruchu płynu.Zarówno ciecze, jak i gazy mogą wykazywać chłodzenie konwekcyjne, a efekt może być naturalny lub wymuszony.Naturalne chłodzenie odbywa się po przenoszeniu ciepła z powodu zmian gęstości płynu, takie jak podnoszenie gorącego powietrza i chłodniejsze tonowanie powietrza.Wymuszona konwekcja występuje, gdy dodaje się jakakolwiek siła zewnętrzna w celu poruszania płynu, takiej jak poruszające się wentylator lub łyżka mieszającego ciecz.

Przenoszenie ciepła występuje przede wszystkim z przewodzenia i konwekcji.Przewodnictwo to przenoszenie ciepła przez każdy materiał, bez ruchu materiału.Przykładem przewodnictwa jest metalowa patelnia ogrzewana przez płomień na kuchence gazowej.Płomień gazowy ogrzewa spód patelni, a przewodnictwo przeniesie ciepło do pozostałej części patelni.Po wyłączeniu ciepła konwekcja ochładza patelnię, gdy ciepło przelewa się i wzrośnie nad powietrzem wokół patelni.

Naturalne chłodzenie konwekcji występuje w atmosferze Ziemi i oceanach.Powietrze jest ogrzewane przez ocieplenie ziemi i wznosi się.W miarę wzrostu powietrza ochładza się i wraca na powierzchnię, tworząc globalny cyrkulacja powietrza i wzorce pogodowe.Prądy oceaniczne przenoszą ciepłą wodę do chłodniejszych oceanów i chłodniejsze zlewy wodne i przenoszą się do cieplejszych regionów.Światło słoneczne dodaje energii poprzez rozgrzanie powietrza lub wody, a obrót Ziemi nadaje pewną energię, ale ruch jest uważany za naturalny niż wymuszony.

Chłodzenie konwekcyjne również występuje wewnątrz ziemi.Stopiony rdzeń, ogrzewany przez rozkład pierwiastków radioaktywnych, wznosi się w kierunku zewnętrznej skorupy naszej planety.Konwekcja chłodzi stopiony materiał rdzenia i powoli przesuwa się z powrotem na środek.Ten ruch powoduje, że nasze kontynenty powoli poruszają się na stopionym rdzeniu, zjawisku zwanym ruchem płytki tektonicznej.

Wymuszone chłodzenie jest powszechne w domach i firmach.Systemy klimatyzacji i ogrzewania wykorzystywały wymuszoną konwekcję powietrza do przenoszenia ciepła lub z budynku.Wentylatory wewnątrz sprzętu elektronicznego zastosowano przymusowe chłodzenie konwekcyjne do przemieszczania powietrza na elementy elektroniczne.Systemy chłodnictwa wykorzystują zarówno wentylatory do usuwania ciepła z cewek skraplacza, ale także do ochłodzenia sprężarki i poruszania powietrza wewnątrz schłodzonego przedziału.

Fani chłodzenia wykazują efekty konwekcyjne od wieków.Wraz z wynalezieniem energii elektrycznej silniki elektryczne mogą być używane do prowadzenia wentylatora tabletopa i sufitu.Wyrafinowane wentylatory sufitowe zawierające termostaty do automatycznego kontrolowania ich funkcji są dostępne od końca XX wieku.Wszystko opiera się na tej samej zasadzie chłodzenia ludzkiego ciała poprzez przemieszczanie powietrza po skórze.

Konwekcja można połączyć z odparowaniem w celu poprawy wydajności chłodzenia.Parowne systemy chłodzenia, które wykorzystują wymuszone powietrze, przechodzące przez mokrą podkładkę do odparowania do chłodzenia przestrzeni wewnętrznych, są popularne w obszarach o bardzo niskiej wilgotności.Systemy te chłodzą przestrzeń wewnętrzną, usuwając ciepło z przychodzącego powietrza poprzez odparowanie.Powstały strumień powietrza jest chłodniejszy, ale zawiera więcej wilgoci.Systemy odparowujące nie działają dobrze w obszarach o wyższej wilgotności względnej, ponieważ chłodzenie nie nastąpi, a wnętrze może stać się dość wilgotne.