ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ЗАКОНИ КОНВЕКЦІЙНОГО ТЕПЛООБМІНУ.

Конвекція — явище перенесення тепла в рідинах, газах або сипких середовищах потоками самої речовини (неважливо, вимушено або мимоволі).

Конвекція тепла завжди супроводжується теплопровідністю, тому що при русі рідини або газу завжди відбувається контакт між окремими мікрочастинками речовини, що мають різні температури. Таким чином, конвекційний теплообмін у потоці включає до себе дві складові – конвекцію тепла та теплопровідність. Через це рівняння конвекційного теплообміну в потоці рідини має вигляд:

де q, q_конв, q_{т пр} – вектори густини теплового потоку, відповідно, за рахунок конвекційного теплообміну, конвекції тепла та теплопровідності; ρ, c_p, λ – гус-тина рідини та її коефіцієнти питомої теплоємності та теплопровідності; w – швидкість рідини (ρ⋅w - питомий потік маси рідини), t – температура рідини, (c_p ⋅t – ентальпія рідини); grad t – градієнт температур в потоці рідини.

В залежності від сил, що викликають рух рідини, розрізняють природну (вільну) конвекцію та вимушену конвекцію.

Так звана природна (вільна) конвекція, яка виникає в речовині мимоволі при його нерівномірному нагріванні в полі тяжіння. При такій конвекції, нижні шари речовини нагріваються, легшають і спливають вгору, а верхні шари, навпаки, остигають, стають важчими і занурюються вниз, після чого процес повторюється знову і знову. За деяких умов процес перемішування самоорганізовуватиметься в структуру окремих вихорів і виходять більш-менш правильні грати з конвекційних осередків.

Природній (вільній) конвекції зобов'язано багато атмосферних явищ, зокрема утворення хмар.

Завдяки тому ж явищу рухаються тектонічні плити. Конвекція відповідальна за появу гранул на Сонці. При вимушеній конвекції переміщення речовини обумовлене дією якихось зовнішніх сил (насос, вентилятор тощо).

Будь-яка пожежа обов’язково супроводжується конвекційним теплопереносом. Конвекція є причиною розповсюдження пожежі по порожнинах в стінах будинків, вентиляційних ходах. На великих пожежах, особливо при горінні складів лісоматеріалів, виникають потужні газоповітряні потоки, які переносять шматки деревини на великі відстані, що веде до утворення нових осередків пожежі.