Ključna razlika med naravno in prisilno konvekcijo je, da pri naravni konvekciji na gibanje tekočine vplivajo naravna sredstva, medtem ko pri prisilni konvekciji na gibanje tekočine vplivajo zunanji dejavniki. Razlika med naravno in prisilno konvekcijo, povezano s prenosom toplote, je v tem, da ni zunanjih dejavnikov, ki bi vplivali na prenos toplote pri naravni konvekciji, medtem ko zunanji dejavniki lahko povzročijo prenos toplote pri prisilni konvekciji.
Konvekcija je metoda prenosa toplote z gibanjem mase molekul v tekočini (kot je plin ali tekočina). Glede na način začetka gibanja tekočine je razdeljen na naravna in prisilna konvekcija.
Kaj je naravna konvekcija?
Naravna konvekcija je metoda prenosa toplote, pri kateri naravna sredstva vplivajo na gibanje tekočine. Ni vpliva zunanjih dejstev. To gibanje molekul v tekočini je posledica razlik med gostotami različnih območij iste tekočine. Pri segrevanju se gostota tekočine zmanjša in obratno. To je zaradi toplotnega raztezanja tekočine (hitrost molekul se poveča s povišanjem temperature, kar ima za posledico povečanje prostornine tekočine. Čeprav se prostornina poveča, masa ostane konstantna. Zato se gostota zmanjša).
Ko segrevamo tekočino v posodi z njenega dna, se gostota spodnje plasti tekočine zmanjša. Nato se območje nižje gostote premakne na vrh posode. Nato hladilnejša tekočina na vrhu posode nadomesti spodnji del. To se nadaljuje, posledično pride do konvekcije.
Slika 01: Mehanizem naravne konvekcije
Primeri naravne konvekcije vključujejo ohlajanje kuhanega jajca, ko ga hranimo na običajnem zraku, izguba hladu pločevinke hladne pijače itd. Ko razmišljamo o mehanizmu naravne konvekcije, je najprej temperatura zunanje strani vroč predmet (ki ga hranimo na hladnem zraku) pade navzdol. Hkrati se bo zaradi prenosa toplote dvignila temperatura zraka ob objektu. Nato se gostota te sosednje plasti zraka zmanjša. Posledično se zrak dvigne navzgor. Hladen zrak bo nadomestil to regijo. Nato se konvekcija nadaljuje. Na koncu se bo objekt ohladil.
Kaj je prisilna konvekcija?
Prisilna konvekcija je metoda prenosa toplote, pri kateri zunanja sredstva vplivajo na gibanje tekočine. Pri ustvarjanju gibanja tekočine so uporabni zunanji viri, kot so črpanje, ventilatorji, sesalne naprave itd. Ta metoda je zelo dragocena, saj lahko učinkovito prenaša toploto z ogrevanega predmeta. Nekateri pogosti primeri tega mehanizma vključujejo klimatske naprave, parne turbine itd.
Ko upoštevamo mehanizem prisilne konvekcije, ima zapleten mehanizem kot naravni način. To pa zato, ker moramo pri tej metodi regulirati dva dejavnika; gibanje tekočine in prevajanje toplote. Ta dva dejavnika sta močno povezana, saj lahko gibanje tekočine poveča prenos toplote. Primer: večja je hitrost gibanja tekočine, višji so prenosi toplote.
Kakšna je razlika med naravno in prisilno konvekcijo?
Naravna konvekcija je metoda prenosa toplote, pri kateri na gibanje tekočine vplivajo naravna sredstva. Prisilna konvekcija je metoda prenosa toplote, pri kateri na gibanje tekočine vplivajo zunanji dejavniki. Če upoštevamo dejavnike, ki vplivajo na prenos toplote, ni zunanjih dejavnikov, ki bi vplivali na prenos toplote pri naravni konvekciji, medtem ko zunanji dejavniki lahko povzročijo prenos toplote pri prisilni konvekciji.
Gibanje tekočine pri naravni konvekciji nastane kot posledica spremembe gostote tekočine pri segrevanju. Vendar pa gibanje tekočine pri prisilni konvekciji nastane kot posledica zunanjega vira, kot so črpanje, ventilator, sesalne naprave. Hlajenje kuhanega jajca, ko ga hranimo na običajnem zraku, izguba hladu pločevinke hladne pijače itd. lahko vključimo kot primere naravne konvekcije, klimatske naprave, parne turbine itd. pa so primeri prisilne konvekcije.
Povzetek – Naravna proti prisilni konvekciji
Konvekcija je v dveh oblikah: naravna konvekcija in prisilna konvekcija. Razlika med naravno in prisilno konvekcijo je v tem, da pri naravni konvekciji naravna sredstva vplivajo na gibanje tekočine, medtem ko pri prisilni konvekciji zunanja sredstva vplivajo na gibanje tekočine.
