Konveksel

Konveksel is het proces waarbij warmte wordt overgedragen door de beweging van een fluïde, zoals lucht of een vloeistof. Het verloopt naast warmtetransport door geleiding en straling en speelt een belangrijke rol in warmtewisselaars, weersystemen en koken. Konveksel zorgt ervoor dat warmte zich niet alleen via vaste oppervlakken verplaatst, maar ook via de circulatie van het fluïde zelf.

Conveksel ontstaat doordat temperatuurverschillen leiden tot verschillen in dichtheid, waardoor het fluïde in beweging komt. Warme vloeistof of lucht wordt lichter en stijgt op, terwijl kouder fluïde naar beneden zinkt, wat een convectiestroom produceert. Die stroming kan laminaris of turbulent zijn en kan samengaan met diffusie van warmte binnen het fluïde.

Er bestaan natuurlijke konveksel (vrije convectie) en geforceerde konveksel (gedwongen convectie). Natuurlijke konveksel treedt op zonder mechanische hulp, bijvoorbeeld in de atmosfeer of in een open ruimte met temperatuurgradiënten; geforceerde konveksel maakt gebruik van een pomp, ventilator of stromingskanalen, zoals in airconditioning, koelsystemen en convectieovens.

Bij het kwantificeren van konveksel spelen dimensionless getallen een rol. De Reynolds-getal (Re) geeft de aard van de stroming aan; het Grashof-getal (Gr) beschrijft de invloed van zwaartekracht bij natuurlijke convectie; het Prandtl-getal (Pr) geeft de verhouding tussen momentum- en warmte diffusie weer. Het Nusselt-getal (Nu) koppelt de warmteoverdrachtscoëfficiënt aan de kenmerken van de stroming.

Toepassingen van konveksel zijn onder meer verwarming en koeling in gebouwen, convectieovens in huishoudens en industrie, koeling van elektronica en motoren, en natuurlijke convectieprocessen in de atmosfeer en oceanen.