Kaj je prisilna konvekcija?

Konvekcija opisuje učinek toplote iz potujočih tekočin ali plinov na trden predmet. Pri prisilni konvekciji se pretok tekočine ali plina poveča ali ustvari umetno. Ventilatorji so običajen način za silo plinov, medtem ko se črpalke pogosto uporabljajo za tekočine. Prisilna konvekcija običajno deluje hitreje kot standardna konvekcija.
Preprost primer prisilne konvekcije bi bilo taljenje ledene kocke s toplo vodo. Ledena kocka se bo naravno stopila v mirnem bazenu s toplo vodo. Naravna konvekcija bi povzročila, da bi voda okoli ledene kocke postala hladnejša in manj učinkovita pri taljenju ledene kocke, ko proces napreduje. Če bi toplo vodo neprekinjeno potiskali po ledeni kocki, se voda ne bi ohladila in ledena kocka bi se topila veliko hitreje.

Učinkovitost toplotne konvekcije določa več dejavnikov. Na splošno velja, da večja kot je izpostavljena površina ogrevane površine, težje jo je segreti. Zato je treba tok plina ali tekočine ustrezno prilagoditi. To se pogosto doseže z dodatkom umetnega vira za povečanje pretoka tekočin ali plina.

Pomembna je tudi hitrost konvekcijskega toka. Na splošno so hitrejši tokovi učinkovitejši. Hlajenje z vetrom je dober primer te učinkovitosti. Oseba, ki stoji v močnem vetru, se bo ohladila hitreje kot oseba v mirujočem zraku, ker je topla koža v določenem času izpostavljena večji količini hladnega zraka.

Razlika v temperaturi vpliva tudi na hitrost prisilne konvekcije. Površine, ki so izpostavljene konvekcijskemu toku z veliko višjo temperaturo, se segrejejo hitreje. Konvekcija toplote se upočasni, ko se predmet približa temperaturi toka.

Debelejše tekočine in plini so običajno bolj učinkoviti pri prenosu toplote. To je problematično, ker mnogi debelejši plini in tekočine zahtevajo več sile, da ohranijo učinkovito hitrost v konvekcijskem toku. Prav tako je treba paziti, da tekočina ali plini ostanejo mobilni, ko se ohladijo.

Čeprav je primarni žarišče prisilne konvekcije pogosto predmet, ki ga je treba ogrevati ali ohladiti, je pomembno zapomniti, da gre za prenos temperature v obe smeri. Ko konvekcijski tok segreva predmet, se nižja temperatura predmeta prenese na tok. Določanje spremembe temperature tako v objektu kot v toku je pomembno pri presoji učinkovitosti metode prisilne konvekcije.
Analiza prenosa toplote se izvede ročno ali s programsko opremo. Spremenljivk je veliko, vendar obstajata dva glavna znaka učinkovitosti metode prisilne pretvorbe. Prvi znak je dvig temperature na površini, ki jo je treba segreti. Drugi pokazatelj je razlika v temperaturi konvekcijskega toka pred in po tem, ko je prešel po površini. Večja kot je razlika, bolj uporabna je konvekcijska metoda.