Konvekcija

OpisGrafikon topline

Izvor[1]

Datum14. listopad 2009.

AutorFrank P. Incropera

ObjanjenjeOvaj grafikon prikazuje toplinsku konvekciju.Crvenaboja i boje blie crvenoj pokazuju toplije dijelove, aplavaboja pokazuje hladne dijelove. Ovajgrafje iz modela to prikazujezemljin omota.

Konvekcijaje usmjereno gibanje odnosno strujanjefluida(kapljevinaiplinova), topliji fluid se giba prema hladnijem i predajetoplinuokolini. Konvekcija je jedan od glavnih naina prijenosa topline. U fluidima se promjena topline odvija krozdifuzijuikoherentno gibanjezraka. Difuzija je nasuminoBrownovo gibanjepojedinanih estica u fluidu, dok je koherentno gibanje zraka prijenos topline u kojem se fluid ili toplina prenosi u veimstrujama.

Sadraj

[sakrij] 1Konvekcijski prijenos topline 2Prirodna konvekcija 3Prisilna konvekcija 4Plamen i konvekcijaKonvekcijski prijenos topline[uredi VE|uredi]Opi izraz rijeikonvekcijaesto izostavlja rije toplina, ali ipak se misli na konvekciju topline: to je sluaj u kojem je interes da se toplina odvede i raspri. Postoje dvije glavne vrste konvekcije:

1. Toplina se prenosi pasivno, gibanjem fluida koje bi se dogodilo i bez procesagrijanja. Ovaj sluaj konvekcije se najee nazivaprisilna konvekcija.

2. Toplina sama izaziva kretanje fluida (putem irenja isileuzgona), dok se u isto vrijeme izaziva prijenos topline ovakvim skupnim gibanjem fluida. Ovaj proces se nazivaprirodna konvekcija.

Oba tipa,prisilna konvekcijaiprirodna konvekcija, mogu se odvijati zajedno. U tom sluaju nazivaju semjeovita konvekcija.Konvekcijski prijenos toplineje mehanizam prijenosa topline koji nastaje zbog masovnog kretanja fluida. To moe biti prikazano sa vodljivim prijenosom topline koje je prijenos energije vibracijama na molekularnoj razini kroz fluide i vrsta tijela, i prijenos energije elektromagnetskim valovima. Poto je konvekcija ovisna o masovnom gibanju, moe se javljati samo u tekuinama, plinovima i viefaznimsmjesama.

Prirodna konvekcija[uredi VE|uredi]Prirodna je konvekcija posljedica razlike utemperaturiizmeu dva mjesta u fluidu.Brzinastrujanja je relativno mala. Kada se toplina prenosi opticajem fluida koji protjee zbog uzgona, kojem je uzrok zagrijavanja medija i promjena gustoe uslijed zagrijavanja, tada takav proces nazivamoprirodna konvekcija. Najpoznatiji primjeri sukotloviza toplu vodu. Takvi kotlovi najee imaju dovod hladne vode koju moraju zagrijati odozdo, i zagrijavanjem vode na eljenu temperaturu ona se kree prema gornjoj stjenci kotla.

Tok toplinekod prirodne konvekcije definiran je kao:

gdje jehkoeficijent prijenosa topline koji ovisi o temperaturi, brzini strujanja fluida,agregatnom stanju,specifinom toplinskom kapacitetu,tlaku,...

Prisilna konvekcija[uredi VE|uredi]Prisilna konvekcija je vrsta prijenosa topline u kojem se gibanje medija generira nekim vanjskim sredstvom (npr.pumpe, lopaticeturbina,kompresoriitd.). S prisilnom konvekcijom se najee susreu inenjeri koji projektiraju ili analizirajuizmjenjivae topline,cijevniprotoki jo neke slineureajeiliprocese. Meutim, u bilo kojoj situaciji gdje imamo prisilnu konvekciju u malim mjerama, pojavi se i prirodna konvekcija. Koliina prirodne konvekcije u nekim sluajevima nije velika pa ju moemo zanemariti, a u drugim sluajevima ju ne zanemarujemo nego se takav proces nazivamjeovita konvekcija.

Tok toplinekod prisilne konvekcije definiran je kao:

Kada analiziramo mjeovitu konvekciju parametar zvanArhimedov brojparametrizira relativnu snagu prirodne i prisilne konvekcije. Arhimedov broj je omjerGrashof-ovog brojai kvadrataReynolds-ovog broja, koji predstavlja omjer uzgona sile i siluinercije.

Kada prirodna konvekcija nije znaajan imbenik,matematikaanaliza prisilne konvekcije obino daje toan rezultat. Za prisilnu konvekciju znaajni parametar jePeclet-ov broj. Taj broj je omjer koherentnog gibanja struje i difuzije (kretanje od vieg prema niem tlaku) topline.

Plamen i konvekcija[uredi VE|uredi]Ubesteinskom stanjune moe doi do sile uzgona pa ni do prirodne konvekcije. Pod tim uvjetimaplamenne moe gorjeti jer seuguiu vlastitim plinovima. Meutim, plamen se moe odrati s bilo kojim oblikom prisilne konvekcije gdje se plinovi dobiveni izgaranjem odvode i hlade, a njihovo mjesto zauzimakisikkoji zauzima mjesta niskog tlaka i podrava gorenje.