Konvektív

Konvektív hőátadás, vagy konvekció, olyan hőátadási mechanizmus, amelyben a közeg tömegének mozgása viszi a hőt. Folyadékokban és gázokban a helyi hőmérséklet-különbségek sűrűségkülönbségeket okoznak, amelyeket buoyancy erők hajtanak; ennek eredményeként a melegebb rétegek felfelé, a hűvösebbek lefelé mozognak. A konvekció ezzel ellentétben a kondukciótól (energiaátadás érintkezésen keresztül) és a radiációtól (energiaátadás közvetlen hullámterjedéssel) is elkülönül.

Formái közé tartozik a természetes konvekció és a kényszerített konvekció. A természetes konvekció akkor jön létre, amikor a hőmérséklet-különbségek sűrűségkülönbségeket okoznak, és buoyancy erők mozgatják a közeg részeit. A kényszer konvekciót pedig külső eszközök, például ventilátorok vagy pumpák által létrehozott áramlás hozza létre. A jellemző áramlási viszonyokat a Grashof-szám, Reynolds-szám és a Rayleigh-szám segítségével lehet jellemezni.

Példák: a légkörben a földfelszín melegíti fel a levegőt, amely felemelkedik és feljebb szállítja a hőt; a hideg levegő beáramlása hűti a zónákat; az óceánokban a termohalin konvekció és a tengeri áramlások alakítják a klímát; a technológiában a konvekciót hőcsere-elemként használják hűtésben és hőátadásban. Csillagokban a konvekció a belső energiát és anyagcserét szállítja a zónák között, például a Nap külső rétegében.

Matematikailag és mérnöki értelemben a konvekció leírása a Navier–Stokes egyenletek és a Boussinesq-közelítés felhasználásával történik. A hőátadást gyakran a Nusselt-szám (Nu) jellemzi, amely a konvektív átadást a vezető átadáshoz viszonyítja; a Grashof-, Reynolds- és Rayleigh-számok segítenek meghatározni az áramlási állapotokat. Modellezés és tervezés során gyakran alkalmaznak számítógépes folyadékdinamikai (CFD) módszereket.

---