A fő különbség a természetes és a kényszerített konvekció között az, hogy természetes konvekció esetén a folyadék mozgását természetes eszközök befolyásolják, míg a kényszerített konvekciónál a folyadékok mozgását külső eszközök befolyásolják. A hőátadáshoz kapcsolódó természetes és kényszerkonvekció közötti különbség az, hogy a természetes konvekcióban a hőátadást nem befolyásolják külső tényezők, míg a kényszerkonvekcióban külső tényezők okozhatják a hőátadást.
A konvekció a folyadékban (például gázban vagy folyadékban) lévő molekulák tömeges mozgásán keresztül történő hőátadási módszer. A folyadék mozgásának megindításának módja szerint kétféle természetes és kényszerített konvekció.
Mi a természetes konvekció?
A természetes konvekció a hőátadás olyan módja, amelyben a természetes eszközök befolyásolják a folyadék mozgását. Nincs külső tények befolyása. A molekuláknak a folyadékban való ilyen mozgása ugyanazon folyadék különböző régióinak sűrűsége közötti különbségekből adódik. A folyadék sűrűsége csökken, amikor felmelegszik, és fordítva. Ennek oka a folyadék hőtágulása (a molekulák sebessége a hőmérséklet emelkedésével nő, ami a folyadék térfogatának növekedését eredményezi. Bár a térfogat nő, a tömeg állandó marad. Ezért a sűrűség csökken).
Ha egy tartályban lévő folyadékot annak aljáról melegítünk, a folyadék alsó rétegének sűrűsége csökken. Ezután az alacsonyabb sűrűségű terület a tartály tetejére mozdul el. Ezután a tartály tetején lévő hűtőfolyadék helyettesíti az alsó részt. Ez folytatódik, ennek eredményeként konvekció történik.
01. ábra: A természetes konvekció mechanizmusa
A természetes konvekció példái közé tartozik a főtt tojás lehűtése normál levegőn, a hideg italos doboz hűtésének elvesztése stb. forró tárgy (hideg levegőn tartva) leesik. Ugyanakkor a hőátadás miatt a tárgy melletti levegő hőmérséklete megemelkedik. Ekkor ennek a szomszédos levegőrétegnek a sűrűsége csökken. Ennek eredményeként a levegő felfelé emelkedik. A hideg levegő helyettesíti ezt a régiót. Ezután a konvekció folytatódik. A végén az objektum lehűl.
Mi az a kényszerített konvekció?
A kényszerített konvekció olyan hőátadási módszer, amelyben külső eszközök befolyásolják a folyadék mozgását. Ott a külső források, például a szivattyúzás, a ventilátorok, a szívóberendezések stb. hasznosak a folyadékmozgás létrehozásában. Ez a módszer nagyon értékes, mert hatékonyan képes átadni a hőt egy fűtött tárgyról. Néhány gyakori példa erre a mechanizmusra: légkondicionáló, gőzturbinák stb.
Ha figyelembe vesszük a kényszerkonvekció mechanizmusát, annak bonyolultabb a mechanizmusa, mint a természetes úton. Ennek az az oka, hogy ennél a módszernél két tényezőt kell szabályoznunk; folyadékmozgás és hővezetés. Ez a két tényező szorosan összefügg, mivel a folyadék mozgása fokozhatja a hőátadást. Pl.: nagyobb a folyadék mozgási sebessége, annál nagyobb a hőátadás.
Mi a különbség a természetes és a kényszerített konvekció között?
A természetes konvekció a hőátadás olyan módja, amelyben a folyadék mozgását természetes eszközök befolyásolják. A kényszerkonvekció olyan hőátadási módszer, amelyben a folyadék mozgását külső eszközök befolyásolják. Ha figyelembe vesszük a hőátadást befolyásoló tényezőket, akkor a természetes konvekcióban a hőátadást nem befolyásolják külső tényezők, míg a kényszerkonvekcióban külső tényezők okozhatják a hőátadást.
A természetes konvekciós folyadékmozgás a folyadék hevítés közbeni sűrűségének változása következtében jön létre. A kényszerkonvekciós folyadékmozgás azonban külső forrás, például szivattyúzás, ventilátor, szívóberendezések hatására jön létre. A főtt tojás normál levegőn történő lehűtése, a hideg italos doboz hűtésének elvesztése stb. szerepelhet a természetes konvekció példáiként, a légkondicionálás, a gőzturbinák stb. pedig a kényszer légáramlás példái.
Összefoglaló – Természetes vs kényszerített konvekció
A konvekciónak két formája van: természetes és kényszerített konvekció. A természetes és a kényszerített konvekció közötti különbség az, hogy a természetes konvekcióban a természetes eszközök befolyásolják a folyadék mozgását, míg a kényszerített konvekciónál a külső eszközök befolyásolják a folyadék mozgását.
