Конвекция естественная и вынужденная
Конвекция
Определение 1
Конвекция – это вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается потоками или струями газа либо жидкости.
В природе существует так называемая естественная конвекция, возникающая в веществе самопроизвольно при неравномерном его нагревании в поле тяготения. При таком типе конвекции нижние слои вещества прогреваются и, следовательно, становятся легче, поднимаясь вверх. Верхние же, более холодные слои, наоборот остывают и в этой связи становятся тяжелее. Тяжелые слои опускаются, после чего процесс повторяется вновь. При определенных условиях процесс перемешивания структурируется в отдельные вихри, вследствие чего получается более или менее правильная решетка из конвекционных ячеек.
Рисунок 1. Принцип нагрева воздуха. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Естественная же конвекция наблюдается во многих атмосферных явлениях, в том числе при возникновении облаков. Благодаря естественной конвекции перемещаются тектонические плиты. Конвекция отвечает за появление солнечных гранул.
Вынужденная или принудительная конвекция обеспечивает перенос вещества и обусловлена действием внешних сил (например, силовым воздействием насоса или лопастей вентилятора). Такой метод применяется, когда естественная конвекция оказывается недостаточно действенной.
Замечание 1
Под конвекцией также понимается процесс переноса теплоты, массы или электрических зарядов.
Естественная конвекция
Изучение процессов естественной конвекции имеет большое значение в связи с проблемой отвода теплоты во многих технических приборах и системах. Естественная конвекция влияет на максимальные значения тепловых потоков. Из этого следует, что от нее зависит безопасность эксплуатации систем в условиях, когда обычные способы сброса теплоты непригодны.
Наиболее распространенным видом отопительных приборов являются конвекторы, в которых большая часть теплоты теплоносителя передается в помещение с помощью конвекции. Самыми практичными являются конвекторы из обребренных труб, по которым перемещается теплоноситель (горячая вода или пар). Трубы заключаются в специальные кожухи, имеющие отверстия для прохода воздуха сверху и снизу.
Технической реализацией процесса естественной конвекции являются радиаторы отопления, обогревающие жилые и общественные помещения. Нередко естественная конвекция используется для оптимизации движения воды в отопительной системе.
Примечательно, что в некоторых технических задачах, напротив, требуется подавить естественную конвекцию для снижения теплопотерь. Например, в области проектирования солнечных коллекторов одной из важнейших задач является снижение потерь тепла через прозрачную изоляцию.
Еще один прибор, основанный на свойствах конвекции широко используется в промышленности – воздухонагреватель. Он применяется для дутья при работе доменной печи, а также для подогрева воздуха. В режиме нагрева этого прибора продукты сгорания поднимаются вверх и поступают в специальную набивку. В режиме дутья холодный газ (воздух) заполняет это же пространство и забирает тепловую энергию, которая накапливается в набивке при нагреве. Нагретый газ поступает в воздухопровод и используется по назначению в зависимости от технологического процесса.
Вынужденная конвекция
Определение 2
Если движение жидкости или газа вызвано действием внешних сил (например, работающими лопастями вентилятора или поршнем насоса), то такое явление будет называться вынужденной конвекцией.
При любом режиме течения жидкости в непосредственной близости к поверхности некоего твердого тела образуется тонкий неподвижный слой жидкости, называемый еще пограничным слоем. Через данный слой теплота передается исключительно посредством теплопроводности. Эмпирически было установлено, что плотность теплового потока через пограничный слой пропорциональна разности температур жидкости и поверхности тела.
spravochnick.ru
Конвекция — это… Что такое Конвекция?
перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную К.
Естественная К. возникает при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих веществ, находящихся в поле силы тяжести (или в системе, движущейся с ускорением). Вещество, нагретое сильнее, имеет меньшую плотность и под действием архимедовой силы FA перемещается относительно менее нагретого вещества. Сила FA = Δρ∙V (Δρ — разность плотностей нагретого вещества и окружающей среды, V — объём нагретого вещества). Направление силы FA, а следовательно, и К. для нагретых объёмов вещества противоположно направлению силы тяжести. К. приводит к выравниванию температуры вещества. При стационарном подводе теплоты к веществу в нём возникают стационарные конвекционные потоки, переносящие теплоту от более нагретых слоев к менее нагретым. С уменьшением разности температур между слоями интенсивность К. падает. При высоких значениях теплопроводности и вязкости среды К. также оказывается ослабленной. На К. ионизованного газа (например, солнечной плазмы) существенно влияет магнитное поле и состояние газа (степень его ионизации и т.д.). В условиях невесомости естественная К. невозможна.
При вынужденной К. перемещение вещества происходит главным образом под воздействием какого-либо устройства (насоса, мешалки и т.п.). Интенсивность переноса теплоты здесь зависит не только от перечисленных выше факторов, но и от скорости вынужденного движения вещества.
К. широко распространена в природе: в нижнем слое земной атмосферы (см. Конвекция в атмосфере), морях и океанах (см. Конвекция в океане), в недрах Земли, на Солнце (в слое до глубины Конвекция20—30% радиуса Солнца от его поверхности) и т.д. С помощью К. осуществляют охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах (см. Конвективный теплообмен). в атмосфере, вертикальные перемещения объёмов воздуха с одних высот на другие, обусловленные архимедовой силой: воздух более тёплый и, следовательно, менее плотный, чем окружающая среда, перемещается вверх, а воздух более холодный и более плотный — вниз. При слабом развитии К. имеет беспорядочный, турбулентный характер. При развитой К. над отдельными участками земной поверхности возникают восходящие и нисходящие токи воздуха, пронизывающие атмосферу иногда до высот стратосферы (проникающая К.). Вертикальная скорость восходящих токов (термиков) при этом обычно порядка нескольких м/сек, по иногда может превышать 20—30 м/сек. С проникающей К. обычно связано образование облаков К. — кучевых и кучево-дождевых (грозовых). Развитие К. зависит от распределения температуры в атмосфере по высоте. Восходящий воздух поднимается до тех пор, пока его температура остаётся выше температуры окружающего воздуха; нисходящий воздух, в свою очередь, опускается, пока он холоднее окружающего воздуха. Но восходящий воздух вследствие расширения охлаждается на 1 °С на 100Лит.: Матвеев Л. Т., Основы общей метеорологии, Л., 1965; Шметер С. М., Физика конвективных облаков, Л., 1972.
С. П. Хромов.
в океане, вертикальное движение воды, вызванное изменением её плотности в результате изменения температуры или солёности. Если плотность воды однородна по горизонтали и с глубиной возрастает, то вода находится в равновесии. В противном случае начинается опускание более плотной воды до глубины, на которой плотность опустившейся воды станет равной плотности окружающих вод. К. ведёт к перемешиванию и выравниванию по вертикали физических и химических характеристик воды, обогащению кислородом нижележащих слоев и т.д. В придонных областях океана (в частности, в глубоководных впадинах) могут иметь место случаи уменьшения плотности с глубиной, например за счёт геотермического притока тепла из недр Земли. В ряде случаев это уменьшение плотности с глубиной сопровождается К., охватывающей значительную толщу придонных вод (порядка нескольких сотен
Большую роль в режиме океана играет К. в период осенне-зимнего охлаждения (так называемая зимняя вертикальная циркуляция), так как в этот период К. распространяется на большие глубины, а в отдельных субтропических и тропических морях с большой солёностью воды — до дна (Средиземное море, Красное море, Персидский залив), Поскольку благодаря К. зимой в океане непрерывно происходит подъём к поверхности более тёплых вод с глубин, климат прилегающих стран смягчается.
А. М. Муромцев.
dic.academic.ru
вынужденная конвекция — это… Что такое вынужденная конвекция?
- вынужденная конвекция
- forced convection
Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.
- вынужденная задержка
- вынужденная конверсия
Смотреть что такое «вынужденная конвекция» в других словарях:
вынужденная конвекция — принудительная конвекция (возникает за счёт движения среды под действием механических устройств) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы принудительная конвекция EN forced convection … Справочник технического переводчика
вынужденная конвекция — Конвекция, вызванная механическими причинами, например, при движении воздуха над шероховатой поверхностью или вдоль склона … Словарь по географии
вынужденная конвекция — вынужденное движение; вынужденная конвекция Движение жидкости под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или однородного поля массовых сил, приложенных к жидкости внутри системы, или за счет кинетической энергии,… … Политехнический терминологический толковый словарь
вынужденная конвекция — priverstinė konvekcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. forced convection vok. erzwungene Konvektion, f rus. вынужденная конвекция, f pranc. convection forcée, f … Fizikos terminų žodynas
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками в ва. Естественная (свободная) К. возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих в в. Нагретое в … Физическая энциклопедия
КОНВЕКЦИЯ — Распространение теплоты в жидких и газообразных веществах путем перемещения нагретых частиц. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОНВЕКЦИЯ нагревание жидкостей и газов, происходящее путем перемещения… … Словарь иностранных слов русского языка
вынужденная ламинарная конвекция — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN forced laminar convection … Справочник технического переводчика
вынужденная тепловая конвекция — priverstinė šilumos konvekcija statusas T sritis Energetika apibrėžtis Šilumos konvekcija takiojoje medžiagoje, kai masės judėjimą sukelia išorinės mechaninės jėgos. Ši konvekcija visuomet vyksta drauge su natūraliąja. atitikmenys: angl. forced… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Российская Национальная конференция по теплообмену — (РНКТ) … Википедия
ТЕПЛОТА — кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело … Энциклопедия Кольера
РАСТВОРЕНИЕ — твердых тел, гетерогенное физ. хим. взаимод. твердого тела и жидкости, сопровождающееся переходом твердой фазы в р р; один из осн. процессов хим. технологии. Р. следует отличать от экстрагирования, при к ром контактирующие с р ром твердые частицы … Химическая энциклопедия
dic.academic.ru
вынужденная конвекция — это… Что такое вынужденная конвекция?
- вынужденная конвекция
вынужденное движение; вынужденная конвекция
Движение жидкости под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или однородного поля массовых сил, приложенных к жидкости внутри системы, или за счет кинетической энергии, сообщенной жидкости вне системы.
Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014.
- вынужденное движение
- вынужденное излучение
Смотреть что такое «вынужденная конвекция» в других словарях:
вынужденная конвекция — принудительная конвекция (возникает за счёт движения среды под действием механических устройств) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы принудительная конвекция EN forced convection … Справочник технического переводчика
вынужденная конвекция — Конвекция, вызванная механическими причинами, например, при движении воздуха над шероховатой поверхностью или вдоль склона … Словарь по географии
вынужденная конвекция — priverstinė konvekcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. forced convection vok. erzwungene Konvektion, f rus. вынужденная конвекция, f pranc. convection forcée, f … Fizikos terminų žodynas
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками в ва. Естественная (свободная) К. возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих в в. Нагретое в … Физическая энциклопедия
КОНВЕКЦИЯ — Распространение теплоты в жидких и газообразных веществах путем перемещения нагретых частиц. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОНВЕКЦИЯ нагревание жидкостей и газов, происходящее путем перемещения… … Словарь иностранных слов русского языка
вынужденная ламинарная конвекция — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN forced laminar convection … Справочник технического переводчика
вынужденная тепловая конвекция — priverstinė šilumos konvekcija statusas T sritis Energetika apibrėžtis Šilumos konvekcija takiojoje medžiagoje, kai masės judėjimą sukelia išorinės mechaninės jėgos. Ši konvekcija visuomet vyksta drauge su natūraliąja. atitikmenys: angl. forced… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Российская Национальная конференция по теплообмену — (РНКТ) … Википедия
ТЕПЛОТА — кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело … Энциклопедия Кольера
РАСТВОРЕНИЕ — твердых тел, гетерогенное физ. хим. взаимод. твердого тела и жидкости, сопровождающееся переходом твердой фазы в р р; один из осн. процессов хим. технологии. Р. следует отличать от экстрагирования, при к ром контактирующие с р ром твердые частицы … Химическая энциклопедия
technical_terminology.academic.ru
вынужденная конвекция — это… Что такое вынужденная конвекция?
- вынужденная конвекция
вынужденная конвекция
Конвекция, вызванная механическими причинами, например, при движении воздуха над шероховатой поверхностью или вдоль склона.
Словарь по географии. 2015.
- выносливость
- вынужденные переселенцы
Смотреть что такое «вынужденная конвекция» в других словарях:
вынужденная конвекция — принудительная конвекция (возникает за счёт движения среды под действием механических устройств) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы принудительная конвекция EN forced convection … Справочник технического переводчика
вынужденная конвекция — вынужденное движение; вынужденная конвекция Движение жидкости под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или однородного поля массовых сил, приложенных к жидкости внутри системы, или за счет кинетической энергии,… … Политехнический терминологический толковый словарь
вынужденная конвекция — priverstinė konvekcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. forced convection vok. erzwungene Konvektion, f rus. вынужденная конвекция, f pranc. convection forcée, f … Fizikos terminų žodynas
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками в ва. Естественная (свободная) К. возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих в в. Нагретое в … Физическая энциклопедия
КОНВЕКЦИЯ — Распространение теплоты в жидких и газообразных веществах путем перемещения нагретых частиц. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОНВЕКЦИЯ нагревание жидкостей и газов, происходящее путем перемещения… … Словарь иностранных слов русского языка
вынужденная ламинарная конвекция — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN forced laminar convection … Справочник технического переводчика
вынужденная тепловая конвекция — priverstinė šilumos konvekcija statusas T sritis Energetika apibrėžtis Šilumos konvekcija takiojoje medžiagoje, kai masės judėjimą sukelia išorinės mechaninės jėgos. Ši konvekcija visuomet vyksta drauge su natūraliąja. atitikmenys: angl. forced… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Российская Национальная конференция по теплообмену — (РНКТ) … Википедия
ТЕПЛОТА — кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело … Энциклопедия Кольера
РАСТВОРЕНИЕ — твердых тел, гетерогенное физ. хим. взаимод. твердого тела и жидкости, сопровождающееся переходом твердой фазы в р р; один из осн. процессов хим. технологии. Р. следует отличать от экстрагирования, при к ром контактирующие с р ром твердые частицы … Химическая энциклопедия
geography_ru.academic.ru
Конвекция Википедия
Эта иллюстрация показывает расчетную картину конвективного движения в мантии ЗемлиКонвекция (от лат. convectiō — «перенесение») — вид теплообмена (теплопередачи), при котором внутренняя энергия передается струями и потоками. Существует так называемая естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. При некоторых условиях процесс перемешивания самоорганизуется в структуру отдельных вихрей и получается более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек.
Различают ламинарную и турбулентную конвекцию.
Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому же явлению движутся тектонические плиты. Конвекция ответственна за появление гранул на Солнце.
При вынужденной (принудительной) конвекции перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Она применяется, когда естественная конвекция является недостаточно эффективной.
Конвекцией также называют перенос теплоты, массы или электрических зарядов движущейся средой.
Виды конвекции[ | ]
Термохалинная циркуляцияЕстественная — нагревание/остывание жидкости, воздуха в комнате, воды в океане, устойчивые ветра (пассаты, муссоны).
Вынужденная — перемешивание жидкости или газа (мешалкой, ложкой, насосом, вентилятором).
Виды конвекции по причине появления[ | ]
ru-wiki.ru
Конвекция (в атмосфере) — это… Что такое Конвекция (в атмосфере)?
- Конвекция (в атмосфере)
- Конвекция в атмосфере, вертикальные перемещения объёмов воздуха с одних высот на другие, обусловленные архимедовой силой: воздух более тёплый и, следовательно, менее плотный, чем окружающая среда, перемещается вверх, а воздух более холодный и более плотный — вниз. При слабом развитии К. имеет беспорядочный, турбулентный характер. При развитой К. над отдельными участками земной поверхности возникают восходящие и нисходящие токи воздуха, пронизывающие атмосферу иногда до высот стратосферы (проникающая К.). Вертикальная скорость восходящих токов (термиков) при этом обычно порядка нескольких м/сек, по иногда может превышать 20—30 м/сек. С проникающей К. обычно связано образование облаков К.
— кучевых и кучево-дождевых (грозовых).
Развитие К. зависит от распределения температуры в атмосфере по высоте. Восходящий воздух поднимается до тех пор, пока его температура остаётся выше температуры окружающего воздуха; нисходящий воздух, в свою очередь, опускается, пока он холоднее окружающего воздуха. Но восходящий воздух вследствие расширения охлаждается на 1 °С на 100 м подъёма (пока в нём не началась конденсация) — так называемый сухоадиабатический градиент, а после начала конденсации (образования облаков), сопровождающейся выделением скрытой теплоты, — на переменную величину в несколько десятых долей градуса на 100 м подъёма (так называемый влажноадиабатический градиент). Поэтому для поддержания К. нужно, чтобы вертикальный градиент температуры в атмосферном столбе был больше сухоадиабатического градиента до уровня, на котором начинается конденсация, и больше влажнодиабатического над этим уровнем, т. е. атмосфера должна обладать неустойчивой стратификацией (см. Стратификация атмосферы). Такие условия создаются летом в воздухе над прогретой сушей и во все времена года в воздухе, движущемся с более холодной на более тёплую поверхность. Слои с малыми вертикальными градиентами температуры, особенно с инверсиями температуры, являются для К. задерживающими слоями.
Лит.: Матвеев Л. Т., Основы общей метеорологии, Л., 1965; Шметер С. М., Физика конвективных облаков, Л., 1972.
С. П. Хромов.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
- Конвекционный ток
- Конвекция (в океане)
Смотреть что такое «Конвекция (в атмосфере)» в других словарях:
КОНВЕКЦИЯ — КОНВЕКЦИЯ, передача тепла текучими средами, согласно кинетической теории. Конвекция представляет собой организованное круговое движение потока воды или воздуха на основе тепловых изменений в плотности и гравитационном притяжении, которые исходят… … Научно-технический энциклопедический словарь
Конвекция (физич.) — Конвекция (от лат. convectio принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную К. Естественная К. возникает при неравномерном нагреве (нагреве… … Большая советская энциклопедия
Конвекция — I Конвекция (от лат. convectio принесение, доставка) перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную К. Естественная К. возникает при неравномерном… … Большая советская энциклопедия
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками в ва. Естественная (свободная) К. возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих в в. Нагретое в … Физическая энциклопедия
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение доставка), перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости), приводящее к переносу массы, теплоты и др. физических величин. Различают естественную (свободную) конвекцию, вызванную неоднородностью среды… … Большой Энциклопедический словарь
КОНВЕКЦИЯ ТЕПЛОВАЯ — (Convection) распространение теплоты путем передвижения нагретых частиц вещества. Нагревание жидкостей и газов происходит главным образом путем К. При нагревании жидкости снизу нижние слои, нагреваясь, делаются легче и потому всплывают, а… … Морской словарь
конвекция — и; ж. [от лат. convectio привоз, принесение] 1. Физ. Перенос теплоты или электрических зарядов движущейся средой. 2. Гидрол. Водообмен между верхними и нижними слоями в морях и океанах, зависящий от изменения плотности воды, различия температур и … Энциклопедический словарь
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение, доставка) перемещение макроскопич. частей среды (газа, жидкости), приводящее к массо и теплообмену. Различают естеств. (свободную) К., вызванную неоднородностью среды (градиентами темп ры и плотности), и вынужд. К … Большой энциклопедический политехнический словарь
КОНВЕКЦИЯ — (от лат. convectio принесение, доставка), перемещение макроскопич. частей среды (газа, жидкости), приводящее к переносу массы, теплоты и др. физ. величин. Различают естественную (свободную) К., вызванную неоднородностью среды (градиентами темп ры … Естествознание. Энциклопедический словарь
Конвекция — ► convection Явление вертикального перемещения однородных жидкостей, газов или сыпучих средах вследствие разности плотностей различных их слоев из за различной температуры. Различают естественную, или свободную, и вынужденную конвекцию. Широко… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
dic.academic.ru