Konvektiosta

Konvektio on lämmönsiirtotapa, jossa lämpö siirtyy nesteen tai kaasun massaliikkeen seurauksena. Tiheydeltään lämpötilavaihtelut saavat aineen kevenemään ja nousemaan, kun taas viileä ja raskas massa painuu alaspäin; tämän seurauksena syntyy kiertävä virtaus ja lämpö siirtyy tehokkaasti.

Luonnollinen konvektio syntyy ilman ulkoisia voimia pelkästään tiheysvaihtelujen ja gravitaation vaikutuksesta. Pakotettu konvektio taas johtuu ulkoisesta voimasta, kuten tuulettimesta, vesipumpusta tai nesteen kierrätyksestä, jolla ohjataan virtausta.

Esimerkkejä arjessa ovat huoneilman kierto lämpöpatterin lähellä, kiehuvan veden konvektiivinen kierto kattilassa sekä rakennusten ilmanvaihdon ja lämmityksen yleinen toiminta. Suuremmassa mittakaavassa konvektio vaikuttaa ilmakehässä, merivirroissa ja maan vaippaan tapahtuvaan kiertoon.

Konvektion toimintaa säätelevät useat ominaisuudet: nesteen tai kaasun tiheys, viskositeetti, lämmönjohtavuus ja ominaislämpökapasiteetti sekä virtaavan aineen nopeus ja geometria. Lämpötilavaihteluja voidaan kuvata konvektiivisen lämmönsiirtokerroinilla, q = hAΔT, jossa h on konvektiivinen lämmönsiirtokerroin. Dimensionalisessa tarkastelussa käytetään lukuarvoja Nu, Ra ja Pr.

Sovelluksia ovat energiatehokkaiden rakennusten ilmanvaihto ja jäähdytys, teollisuusprosessit sekä elektronisten laitteiden jäähdytys, ja konvektiota tarkastellaan myös geotermisessä ja merellisessä konvektiossa.