convectiecoëfficiënt

Convectiecoëfficiënt (h) is een parameter die de efficiëntie van warmteoverdracht door convectie tussen een vast oppervlak en een nabije vloeistof of gas beschrijft. Het maakt deel uit van de wet van Newton voor warmtewisseling: q'' = h · A · (T_s − T_f), waarbij q'' de warmteflux per oppervlakte-eenheid is, A het oppervlak, T_s de oppervlaktetemperatuur en T_f de vloeistof- of gas-temperatuur. De eenheid is W/(m^2 K).

De waarde van h hangt af van de geometrie en ruwheid van het oppervlak, de eigenschappen van de vloeistof of gas (thermische geleidbaarheid k, dynamische viscositeit μ, dichtheid ρ en soortelijke warmte c_p) en het type stroming (natuurlijke versus gedwongen convectie), inclusief stromingssnelheid, oriëntatie en turbulentie. Om h te beschrijven wordt vaak de Nusselt-getal Nu gebruikt, gedefinieerd als Nu = h L / k, waarbij L een karakteristieke lengte is en k de thermische geleidbaarheid van de vloeistof is. Nu is op zijn beurt afhankelijk van Re (stroomsnelheid en geometrie) en Pr (Prandtlgetal).

Om h te bepalen, wordt meestal gebruik gemaakt van empirische correlaties die Nu = f(Re, Pr) geven voor specifieke geometrieën en stromingscondities (laminaire of turbulente flow). Daarna kan h worden berekend met h = Nu · k / L. Deze aanpak maakt h tot een boundary-parameter die sterk afhankelijk is van omgevingscondities en configuratie.

Toepassingen van de convectiecoëfficiënt vinden plaats in warmtewisselaars, bouwkundige toepassingen (ventilatie en isolatie), elektronica cooling en diverse processen in de chemische en hulpmarkt.