Nútená konvekcia - Zákldné pojmy z elektrotechniky

Nútená konvekcia tvorená vrtuľou snežného dela.

Nútená konvekcia je mechanizmus alebo typ prenosu, pri ktorom je pohyb tekutiny spôsobený externým zdrojom (napr.: pumpa, ventilátor, sacie zariadenie, atď.). Popri voľnej konvekcii, sálaniu a vedení tepla je to jedna z metód odvádzania tepla, ktorá umožňuje transportovať značné množstvo tepelnej energie veľmi efektívne.

Použitie

Tento mechanizmus môžeme nájsť bežne v každodennom živote, vrátane ústredného kúrenia, klimatizácie a v mnohých iných zariadeniach. Na nútenú konvekciu bežne narazia inžinieri pri navrhovaní alebo analyzovaní výmenníku tepla, prietok potrubím a tok ponad platňu pri rôznych teplotách než je tok prúdu (napr.: krídlo raketoplánu vracajúceho sa späť do atmosféry)^[1]

Zmiešaná konvekcia

Pri každej nútenej konvekcií a všade tam, kde je prítomná gravitačná sila je aj do určitej miery prítomná voľná konvekcia (okrem prípadu, kedy je systém vo voľnom páde). Keď voľná konvekcia nie je zanedbateľná, tak potom nazývame takýto typ prúdenia zmiešaná konvekcia.

Matematická analýza

Pri analyzovaní potencionálnej zmiešanej konvekcie parameter nazývaný Archimedovo číslo (Ar) parametrizuje relatívnu silu voľnej a nútenej konvekcie. Archimedovo číslo je pomer medzi Grashofovým číslom a štvorcom Reynoldsovho čísla, ktoré reprezentuje pomer vztlakovej sily a zotrvačnej sily, a ktorý predstavuje príspevok voľnej konvekcie. Ak je Ar >> 1, voľná konvekcia dominuje a ak je Ar << 1, tak potom nútená konvekcia.

Ar={\frac {Gr}{Re^{2}}}

^[2]

Ak voľná konvekcia nie je významným faktorom, matematická analýza teórie nútenej konvekcie zvyčajne prináša presné výsledky. Dôležitým parametrom pri nútenej konvekcii je Pecletovo číslo, čo je pomer advekcie a difúzie tepla.

Pe={\frac {UL}{\alpha }}

Ak je Pecletovo číslo oveľa väčšie ako 1, dominuje advekcia nad difúziou. Podobne oveľa menší pomer naznačuje vyššiu rýchlosť difúzie v porovnaní s advekciou.

Referencie

↑ Forced Convection Heat Transfer Bahrami, M Simon Fraser University Sept 2015
↑ Incropera, F. P.. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Ed.. : Wiley, 2001. ISBN 978-0471386506.

Pozri aj

Prúdenie tepla

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Forced convection na anglickej Wikipédii.

Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

[1] Forced Convection Heat Transfer Bahrami, M Simon Fraser University Sept 2015

[2] Incropera, F. P.. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Ed.. : Wiley, 2001. ISBN 978-0471386506.

[1]

[2]