Was ist Konvektion?
Was ist Konvektion?
Im Allgemeinen ist Konvektion entweder der Stoffübergang oder der Wärmeübergang aufgrund der Massenbewegung von Molekülen in Flüssigkeiten wie Gasen und Flüssigkeiten. Obwohl Flüssigkeiten und Gase im Allgemeinen keine sehr guten Wärmeleiter sind, können sie Wärme durch Konvektion recht schnell übertragen .
Die Konvektion erfolgt durch Advektion , Diffusion oder beides. In den meisten Festkörpern kann keine Konvektion stattfinden, da weder eine signifikante Diffusion von Materie noch Volumenstromflüsse stattfinden können. Die Diffusion von Wärme findet in starren Festkörpern statt, dies wird jedoch Wärmeleitung genannt .
Der Prozess der Wärmeübertragung zwischen einer Oberfläche und einem damit in Kontakt stehenden Fluid wird als konvektive Wärmeübertragung bezeichnet . In der Technik ist die konvektive Wärmeübertragung einer der Hauptmechanismen der Wärmeübertragung . Wenn Wärme durch eine Barriere von einem Fluid auf ein anderes übertragen werden soll, kommt es zu einer Konvektion auf beiden Seiten der Barriere. In den meisten Fällen liegt der Hauptwiderstand gegen den Wärmefluss in der Konvektion. Die konvektive Wärmeübertragung erfolgt sowohl durch Wärmediffusion (die zufällige Bewegung von Flüssigkeitsmolekülen) als auch durch Advektion, bei der Materie oder Wärme durch die Bewegung von Strömungen in der Flüssigkeit in größerem Maßstab transportiert wird.
Konvektionsmechanismus
Bei der Wärmeleitung wird Energie entweder durch die Wanderung freier Elektronen oder durch Schwingungswellen ( Phononen ) als Wärme übertragen . Es findet keine Massenbewegung in Richtung des Energieflusses statt. Die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung ist abhängig von der treibenden „Kraft“ der Temperaturdifferenz. Leitung und Konvektion sind insofern ähnlich, als beide Mechanismen die Anwesenheit eines materiellen Mediums erfordern (im Vergleich zur Wärmestrahlung). Andererseits unterscheiden sie sich darin, dass die Konvektion das Vorhandensein einer Flüssigkeitsbewegung erfordert.
Es muss betont werden , dass an der Oberfläche der Energiefluss rein durch Leitung erfolgt, auch in Leitung. Es liegt daran, dass sich auf der Wärmeübertragungsfläche immer eine dünne, stagnierende Flüssigkeitsfilmschicht befindet . In den nächsten Schichten treten jedoch sowohl Leitungs- als auch Diffusionsmassenbewegung auf molekularer oder makroskopischer Ebene auf. Aufgrund der Massenbewegung ist die Energieübertragungsrate höher. Je höher die Geschwindigkeit der Massenbewegung ist, desto dünner ist die stagnierende Flüssigkeitsfilmschicht und desto höher ist die Wärmeflussrate.
Es muss beachtet werden, dass das Blasensieden an der Oberfläche diese stagnierende Schicht effektiv zerstört und daher das Blasensieden die Fähigkeit einer Oberfläche, Wärmeenergie auf das Schüttgut zu übertragen, signifikant erhöht.
Wie geschrieben wurde, erfolgt die Wärmeübertragung durch eine Flüssigkeit durch Konvektion in Gegenwart einer Massenbewegung und durch Leitung in Abwesenheit derselben. Daher kann die Wärmeleitung in einem Fluid als der Grenzfall der Konvektion angesehen werden, der dem Fall des Ruhefluids entspricht.
Newtons Gesetz der Kühlung
Trotz der Komplexität der Konvektion wird beobachtet, dass die Geschwindigkeit der Konvektionswärmeübertragung proportional zur Temperaturdifferenz ist und bequem durch das Newtonsche Gesetz der Kühlung ausgedrückt wird , das besagt, dass:
Die Wärmeverlustrate eines Körpers ist direkt proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem Körper und seiner Umgebung, vorausgesetzt, die Temperaturdifferenz ist gering und die Art der strahlenden Oberfläche bleibt gleich.
Man beachte , dass & Delta; T durch die Oberfläche gegeben wird oder Wandtemperatur , T Wand und die Massetemperatur , T ∞ , die die Temperatur des Fluids von der Oberfläche ausreichend weit ist.
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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.
