Kľúčový rozdiel medzi prirodzenou a nútenou konvekciou je v tom, že pri prirodzenej konvekcii je pohyb tekutiny ovplyvnený prirodzenými prostriedkami, zatiaľ čo pri nútenej konvekcii je pohyb tekutín ovplyvnený vonkajšími prostriedkami. Rozdiel medzi prirodzenou a nútenou konvekciou súvisiacou s prenosom tepla je v tom, že neexistujú žiadne vonkajšie faktory ovplyvňujúce prenos tepla pri prirodzenej konvekcii, zatiaľ čo vonkajšie faktory môžu spôsobiť prenos tepla pri nútenej konvekcii.
Konvekcia je spôsob prenosu tepla prostredníctvom hromadného pohybu molekúl v tekutine (ako je plyn alebo kvapalina). Je v dvoch typoch ako prirodzená a nútená konvekcia podľa spôsobu iniciácie pohybu tekutiny.
Čo je prirodzená konvekcia?
Prirodzená konvekcia je spôsob prenosu tepla, pri ktorom prirodzené prostriedky ovplyvňujú pohyb tekutiny. Neexistuje žiadny vplyv vonkajších faktov. Tento pohyb molekúl v tekutine je spôsobený rozdielmi medzi hustotami rôznych oblastí tej istej tekutiny. Hustota tekutiny sa pri zahrievaní znižuje a naopak. Je to kvôli tepelnej rozťažnosti tekutiny (rýchlosť molekúl sa zvyšuje so zvyšovaním teploty, čo má za následok zväčšovanie objemu tekutiny. Hoci sa objem zväčšuje, hmotnosť zostáva konštantná. Preto hustota klesá).
Keď ohrievame tekutinu v nádobe z jej dna, hustota spodnej vrstvy tekutiny klesá. Potom má oblasť s nižšou hustotou tendenciu pohybovať sa na vrch nádoby. Potom chladiaca kvapalina v hornej časti nádoby nahradí spodnú oblasť. Toto pokračuje, v dôsledku čoho dochádza ku konvekcii.
Obrázok 01: Mechanizmus prirodzenej konvekcie
Príklady prirodzenej konvekcie zahŕňajú ochladenie uvareného vajca, keď sa uchováva na normálnom vzduchu, stratu chladu plechovky s chladeným nápojom atď. horúci predmet (udržiavaný v studenom vzduchu) spadne. Zároveň sa v dôsledku prenosu tepla zvýši teplota vzduchu susediaceho s objektom. Potom hustota tejto susednej vrstvy vzduchu klesá. Výsledkom je, že vzduch stúpa nahor. Tento región nahradí studený vzduch. Potom konvekcia pokračuje. Nakoniec objekt vychladne.
Čo je nútená konvekcia?
Nútená konvekcia je spôsob prenosu tepla, pri ktorom vonkajšie prostriedky ovplyvňujú pohyb tekutiny. Tam sú na generovanie pohybu tekutiny užitočné externé zdroje, ako je čerpanie, ventilátory, sacie zariadenia atď. Táto metóda je veľmi cenná, pretože dokáže efektívne prenášať teplo z vyhrievaného predmetu. Niektoré bežné príklady tohto mechanizmu zahŕňajú klimatizáciu, parné turbíny atď.
Ak vezmeme do úvahy mechanizmus nútenej konvekcie, má komplikovanejší mechanizmus ako prirodzená cesta. Je to preto, že pri tejto metóde musíme regulovať dva faktory; pohyb tekutiny a vedenie tepla. Tieto dva faktory majú silné spojenie, pretože pohyb tekutiny môže zvýšiť prenos tepla. Príklad: vyššia rýchlosť pohybu tekutiny, vyššie prenosy tepla.
Aký je rozdiel medzi prirodzenou a nútenou konvekciou?
Prirodzená konvekcia je spôsob prenosu tepla, pri ktorom je pohyb tekutiny ovplyvnený prirodzenými prostriedkami. Nútená konvekcia je spôsob prenosu tepla, pri ktorom je pohyb tekutiny ovplyvnený vonkajšími prostriedkami. Pri zvažovaní faktorov ovplyvňujúcich prenos tepla neexistujú žiadne vonkajšie faktory ovplyvňujúce prenos tepla pri prirodzenej konvekcii, zatiaľ čo vonkajšie faktory môžu spôsobiť prenos tepla pri nútenej konvekcii.
Pohyb tekutiny pri prirodzenej konvekcii vzniká ako výsledok zmeny hustoty tekutiny pri zahrievaní. Pohyb tekutiny pri nútenej konvekcii však vzniká v dôsledku externého zdroja, ako je čerpanie, ventilátor, sacie zariadenia. Ako príklady prirodzenej konvekcie možno zaradiť ochladzovanie uvareného vajca, keď je držané na normálnom vzduchu, stratu chladu plechovky s chladeným nápojom atď. a príkladmi nútenej konvekcie sú klimatizácia, parné turbíny atď.
Zhrnutie – Prirodzená verzus nútená konvekcia
Konvekcia je v dvoch formách ako prirodzená konvekcia a nútená konvekcia. Rozdiel medzi prirodzenou a nútenou konvekciou je v tom, že pri prirodzenej konvekcii prirodzené prostriedky ovplyvňujú pohyb tekutiny, zatiaľ čo pri nútenej konvekcii pohyb tekutiny ovplyvňujú vonkajšie prostriedky.
