konvektion

Konvektion är överföring av termisk energi i en vätska eller gas genom själva ämnets massa- och volymrörelser. Denna mekanism uppstår när temperatur- eller densitetsskillnader gör att ett varmare, mindre tät vätskepartikel stiger medan en kallare, tätare sjunker, vilket skapar en ström som transporterar värme.

Konvektion kan vara naturlig eller påtvingad. Naturlig konvektion uppstår enbart genom buoyancyrörelser orsakade av temperaturskillnader; påtvingad konvektion uppstår när yttre krafter som fläktar, pumpar eller luftflöden driver vätskeströmmar. I många system förekommer blandad konvektion.

Exempel: i atmosfären och molnbildning; i havet där varma ytor driver strömmar; i kök när vatten kokar; i kyl- eller värmeväxlare; i elektronik där luftflöde kyler komponenter; i geofysiska system som jordmanteln där konvektion driver plattektoniska processer.

Fler begrepp: dimensionless numbers som Rayleigh-talet Ra och Grashof-talet Gr används för att bedöma konvektionsstyrkan. Prandtl-talet Pr relaterar vätskans momentumdiffusivitet till termisk diffusivitet. Värmeöverföring genom konvektion beskrivs ofta med ett konvektionskoefficient, h.

Teoretiskt beskrs konvektion av Navier–Stokes-ekvationerna i kombination med energi- och Boussinesq-approximationen; lösningar erhålls ofta numeriskt i praktiska tillämpningar som värmeväxling, klimatsystem och kylning av elektronik.