Avainero luonnollisen ja pakotetun konvektion välillä on se, että luonnollisessa konvektiossa nesteen liikkeeseen vaikutetaan luonnollisin keinoin, kun taas pakotetussa konvektiossa nesteiden liikkeeseen vaikuttaa ulkoiset keinot. Lämmönsiirtoon liittyvän luonnollisen ja pakotetun konvektion ero on siinä, että luonnollisessa konvektiossa ei ole lämmönsiirtoon vaikuttavia ulkoisia tekijöitä, kun taas ulkoiset tekijät voivat aiheuttaa lämmönsiirtoa pakkokonvektiossa.
Konvektio on menetelmä lämmönsiirtoon nesteessä (kuten kaasussa tai nesteessä) olevien molekyylien massaliikkeen kautta. Sitä on kahta tyyppiä luonnollisena ja pakotettuna konvektiona nesteen liikkeen alkamistavan mukaan.
Mikä on luonnollinen konvektio?
Luonnollinen konvektio on lämmönsiirtomenetelmä, jossa luonnolliset keinot vaikuttavat nesteen liikkeeseen. Ulkopuoliset tosiasiat eivät vaikuta asiaan. Tämä molekyylien liike nesteessä johtuu eroista saman nesteen eri alueiden välillä. Nesteen tiheys pienenee lämmetessään ja päinvastoin. Tämä johtuu nesteen lämpölaajenemisesta (molekyylien nopeus kasvaa lämpötilan noustessa, mikä johtaa nesteen tilavuuden kasvuun. Vaikka tilavuus kasvaa, massa pysyy vakiona. Siksi tiheys pienenee).
Kun lämmitämme nestettä astiassa sen pohjasta, nesteen pohjakerroksen tiheys pienenee. Sitten pienemmän tiheyden omaava alue pyrkii siirtymään säiliön yläosaan. Sitten jäähdytinneste säiliön yläosassa korvaa alaosan. Tämä jatkuu, minkä seurauksena tapahtuu konvektiota.
Kuva 01: Luonnollisen konvektion mekanismi
Esimerkkejä luonnollisesta konvektiosta ovat keitetyn kananmunan jäähdyttäminen normaalissa ilmassa, viileän juomatölkin viileyden menetys jne. Kun tarkastellaan luonnollisen konvektion mekanismia, on ensinnäkin otettava huomioon keitetyn kananmunan ulkolämpötila. kuuma esine (jota pidetään kylmässä ilmassa) putoaa alas. Samalla kohteen vieressä olevan ilman lämpötila nousee lämmönsiirron vuoksi. Sitten tämän viereisen ilmakerroksen tiheys pienenee. Tämän seurauksena ilma nousee ylöspäin. Kylmä ilma korvaa tämän alueen. Sitten konvektio jatkuu. Lopussa esine jäähtyy.
Mikä on pakotettu konvektio?
Pakotettu konvektio on lämmönsiirtomenetelmä, jossa ulkoiset keinot vaikuttavat nesteen liikkeeseen. Siellä ulkoiset lähteet, kuten pumppaus, puh altimet, imulaitteet jne., ovat hyödyllisiä nesteen liikkeen synnyttämisessä. Tämä menetelmä on erittäin arvokas, koska sillä voidaan tehokkaasti siirtää lämpöä lämmitetystä esineestä. Joitakin yleisiä esimerkkejä tästä mekanismista ovat ilmastointi, höyryturbiinit jne.
Kun tarkastellaan pakotetun konvektion mekanismia, sillä on monimutkaisempi mekanismi kuin luonnollisella tavalla. Tämä johtuu siitä, että tässä menetelmässä meidän on säädeltävä kahta tekijää; nesteen liike ja lämmönjohtavuus. Näillä kahdella tekijällä on vahva yhteys, koska nesteen liike voi parantaa lämmönsiirtoa. Esim: korkeampi nesteen liikenopeus, sitä suurempi lämmönsiirto.
Mitä eroa on luonnollisella ja pakotetulla konvektiolla?
Luonnollinen konvektio on lämmönsiirtomenetelmä, jossa nesteen liikkeeseen vaikutetaan luonnollisin keinoin. Pakotettu konvektio on lämmönsiirtomenetelmä, jossa nesteen liikkeeseen vaikuttaa ulkoiset keinot. Lämmönsiirtoon vaikuttavia tekijöitä tarkasteltaessa luonnollisessa konvektiossa ei ole lämmönsiirtoon vaikuttavia ulkoisia tekijöitä, kun taas ulkoiset tekijät voivat aiheuttaa lämmönsiirtoa pakkokonvektiossa.
Nesteliike luonnollisessa konvektiossa syntyy kuumennettaessa nesteen tiheyden muutoksen seurauksena. Kuitenkin nesteen liike pakotetussa konvektiossa syntyy ulkoisen lähteen, kuten pumppauksen, tuulettimen, imulaitteiden, seurauksena. Keitetyn kananmunan jäähdyttäminen normaalissa ilmassa säilytettynä, kylmän juomatölkin jäähtyminen jne. voidaan sisällyttää esimerkkeihin luonnollisesta konvektiosta, ja ilmastointi, höyryturbiinit jne. ovat esimerkkejä pakotetusta konvektiosta.
Yhteenveto – luonnollinen vs. pakotettu konvektio
Konvektiota on kahdessa muodossa: luonnollinen konvektio ja pakotettu konvektio. Ero luonnollisen ja pakotetun konvektion välillä on se, että luonnollisessa konvektiossa luonnolliset välineet vaikuttavat nesteen liikkeeseen, kun taas pakotetussa konvektiossa ulkoiset välineet vaikuttavat nesteen liikkeeseen.
