konvektionsvärme

Konvektionsvärme, eller konvektion, är värmeöverföring som sker när en vätska eller gas rör sig. Energi överförs genom massflöde och fluidens strömningar, där temperaturskillnader skapar densitetsvariationer som driver rörelse. Denna mekanism ligger bakom uppvärmning och kylning där vätskor eller gaser används som medium för värmeutbyte.

Det finns två huvudsakliga mekanismer: naturlig konvektion och tvingad konvektion. Vid naturlig konvektion uppstår rörelse av sig själv när varm vätska stiger och kyligare vätska tar dess plats, exempelvis i rum där varm luft stiger mot taket eller runt en radiator. Vid tvingad konvektion används externa krafter, som en fläkt, pumpar eller vind, för att framkalla flöde och därigenom öka värmeöverföringen.

Användningar omfattar byggnader och bostäder (ventilation och uppvärmning), elektronikkyla (dator- och telekomutrustning) samt olika processindustrier där man vill kontrollera temperaturer genom fluida flöden. Fördelarna inkluderar snabbare och mer jämn temperaturreglering jämfört med ren ledning, särskilt i stora eller komplexa geometrier. Nackdelar är att systemet kan kräva energi för att driva flödet, samt att turbulens och oönskad temperaturvariation kan uppstå vid dålig utformning eller hög belastning.

Värmeöverföringshastigheten beror på fluidens egenskaper (densitet, viskositet, termisk ledningsevne och specifik värme), flödeshastigheten och geometri. Den mäts ofta med värmeövergångskoefficienten h, och en vanlig formel är Q = h A ΔT. Dimensionlösa tal som Reynolds, Prandtl och Nusselt används för att beskriva hur Nu beror av Re och Pr. Konvektionsvärme skiljer sig från strålningsvärme och från ledningsvärme, genom att den kräver flödesrörelse av ett medium för energiöverföringen.