Konveksiyon

Konveksiyon, ısı transferinin akışkanlar içinde kütle hareketiyle gerçekleşmesiyle meydana gelen bir ısı iletimi türüdür. Sıvı veya gazlarda görülür ve sıcaklık farkları nedeniyle yoğunluk farkları oluşarak akışkanın hareket etmesiyle ısı taşınır. Doğal konveksiyon, sıcak bölgelerde hafifleyen akışkanın yükselmesi ve soğuk bölgelerde alçalmasıyla kendiliğinden oluşur. Zorlanmış (kuvvetli) konveksiyon ise fan, pompa gibi bir dış kuvvetle akışkanın hareket ettirilmesiyle gerçekleşir; bazı durumlarda bu iki mekanizma birlikte etkilidir (karışık konveksiyon).

Fiziksel olarak konveksiyon, akışa bağlı olarak konveksiyon katsayısı olan h ile ifade edilir ve Q = h A (Ts − T∞) ile ısı transfer miktarı hesaplanır. Doğal konveksiyon için yoğunluk farklarıyla oluşan buoyant kuvvetler etkili olur; akışın laminar mı yoksa türbülanslı mı olduğu Re sayısı ile, ve yoğunluk, viskozite gibi özellikler Gr ve Pr sayılarıyla tanımlanır. Nusselt sayısı Nu, konveksiyonla taşınan ısı ile düz iletkenlikli ısı transferi arasındaki oranı ifade eder ve Nu, karakteristik uzunluk L, akış hızı ve termal özelliklere bağlı olarak çeşitli geometriler için korelasyonlarla belirlenir.

Uygulama örnekleri arasında atmosferik ve okyanusal konveksiyon, ısıtıcılar ve radyatörler üzerinden yapılan ısıl transfer, güneş kolektörleri, elektronik cihazların soğutulması ve endüstriyel ısı değiştiriciler yer alır. Konveksiyon, ısı transferinin konduksiyon ve radyasyon ile birlikte önemli bir yoludur.