Конвекция
Конвекция — явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно).
При подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается
давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они
расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится
меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное явление
называется естественной конвекцией.
Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой
среде зависит от начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и теплоемкости среды; очень
важны также размер и форма нагревателя. Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, начальной
скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в единицах Вт/(м2×К). Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя неподвижен (естественная
конвекция) и когда тот же нагреватель находится в воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент
h можно рассчитать аналитически. Однако найти аналитическое
решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды
пока не удается. Турбулентность — это сложное движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих
молекулярные.
Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи. Температура, давление и скорость движения молекул
в этом слое играют важную роль при определении коэффициента
конвективного теплопереноса. Во всех системах одновременно
с конвекцией имеет место теплопроводность, причем как между
твердыми телами, так и в окружающей их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и лучистый
теплообмен.
См. также:
30 июня, 2022
8 апреля, 2022