Kluczowa różnica między konwekcją naturalną i wymuszoną polega na tym, że w konwekcji naturalnej na ruch płynu mają wpływ środki naturalne, podczas gdy w konwekcji wymuszonej na ruch płynów mają wpływ środki zewnętrzne. Różnica między konwekcją naturalną i wymuszoną związaną z przenoszeniem ciepła polega na tym, że nie ma czynników zewnętrznych wpływających na przenoszenie ciepła w konwekcji naturalnej, podczas gdy czynniki zewnętrzne mogą powodować przenoszenie ciepła w konwekcji wymuszonej.
Konwekcja to metoda wymiany ciepła poprzez ruch masowy cząsteczek w płynie (takim jak gaz lub ciecz). Występuje w dwóch typach jako konwekcja naturalna i wymuszona w zależności od sposobu inicjacji ruchu płynu.
Co to jest konwekcja naturalna?
Naturalna konwekcja to metoda wymiany ciepła, w której naturalne środki wpływają na ruch płynu. Nie ma wpływu faktów zewnętrznych. Ten ruch cząsteczek w płynie wynika z różnic między gęstościami różnych obszarów tego samego płynu. Gęstość płynu zmniejsza się, gdy się nagrzewa i na odwrót. Dzieje się tak ze względu na rozszerzalność cieplną płynu (szybkość cząsteczek wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, co powoduje wzrost objętości płynu. Chociaż objętość wzrasta, masa pozostaje stała. Dlatego gęstość maleje).
Gdy podgrzewamy płyn w pojemniku od dołu, gęstość dolnej warstwy płynu maleje. Wtedy obszar o mniejszej gęstości ma tendencję do przesuwania się w górę pojemnika. Następnie chłodniejszy płyn na górze pojemnika zastępuje dolny obszar. To trwa, w wyniku czego następuje konwekcja.
Rysunek 01: Mechanizm konwekcji naturalnej
Przykłady konwekcji naturalnej obejmują schłodzenie jajka na twardo w normalnym powietrzu, utratę chłodu puszki z chłodnym napojem itp. Rozważając mechanizm konwekcji naturalnej, najpierw należy uwzględnić temperaturę na zewnątrz gorący przedmiot (trzymany w zimnym powietrzu) spada. Jednocześnie temperatura powietrza sąsiadującego z obiektem wzrośnie z powodu wymiany ciepła. Wtedy gęstość tej sąsiedniej warstwy powietrza maleje. W rezultacie powietrze unosi się w górę. Zimne powietrze zastąpi ten region. Następnie konwekcja trwa. W końcu obiekt ostygnie.
Co to jest konwekcja wymuszona?
Konwekcja wymuszona to metoda wymiany ciepła, w której środki zewnętrzne wpływają na ruch płynu. Tam źródła zewnętrzne, takie jak pompy, wentylatory, urządzenia ssące itp. są przydatne do generowania ruchu płynu. Ta metoda jest bardzo cenna, ponieważ może wydajnie przenosić ciepło z nagrzanego obiektu. Niektóre typowe przykłady tego mechanizmu obejmują klimatyzację, turbiny parowe itp.
Rozważając mechanizm konwekcji wymuszonej, jest to mechanizm bardziej skomplikowany niż naturalny. Dzieje się tak dlatego, że w tej metodzie musimy regulować dwa czynniki; ruch płynu i przewodzenie ciepła. Te dwa czynniki mają silny związek, ponieważ ruch płynu może zwiększyć przenoszenie ciepła. Np.: wyższa prędkość ruchu płynu, wyższa wymiana ciepła.
Jaka jest różnica między konwekcją naturalną a wymuszoną?
Konwekcja naturalna to metoda wymiany ciepła, w której na ruch płynu wpływa w sposób naturalny. Konwekcja wymuszona to metoda wymiany ciepła, w której na ruch płynu wpływają środki zewnętrzne. Rozważając czynniki wpływające na wymianę ciepła, nie ma czynników zewnętrznych wpływających na wymianę ciepła w konwekcji naturalnej, natomiast czynniki zewnętrzne mogą powodować wymianę ciepła w konwekcji wymuszonej.
Ruch płynu w konwekcji naturalnej powstaje w wyniku zmiany gęstości płynu po podgrzaniu. Jednak ruch płynu w konwekcji wymuszonej powstaje w wyniku działania zewnętrznego źródła, takiego jak pompowanie, wentylator, urządzenia ssące. Schładzanie jajka na twardo w normalnym powietrzu, utrata chłodu puszki z chłodnym napojem itp. można zaliczyć do przykładów konwekcji naturalnej, a klimatyzacja, turbiny parowe itp. to przykłady konwekcji wymuszonej.
Podsumowanie – konwekcja naturalna a wymuszona
Konwekcja występuje w dwóch formach: konwekcja naturalna i konwekcja wymuszona. Różnica między konwekcją naturalną i wymuszoną polega na tym, że w konwekcji naturalnej środki naturalne wpływają na ruch płynu, podczas gdy w konwekcji wymuszonej środki zewnętrzne wpływają na ruch płynu.
