Convecção Térmica

Definição

Convecção térmica: um pilar de transferência de calor

Na maioria das soluções de gerenciamento térmico, usamos a convecção térmica como um meio de remover o calor dos nossos componentes e dispositivos sensíveis.

No caso raro, não usamos convecção, é porque temos pouco ou nenhum fluido para trabalhar.

Aplicações específicas, como as da indústria aeroespacial, são desprovidas de fluido e não podem utilizar convecção térmica.

Caso contrário, é a maneira mais popular de obter calor dos produtos.

O que é convecção térmica?

Convecção térmica é um processo pelo qual o calor é transferido através de um objeto que está sendo aquecido. Isso é mais comum em líquidos e gases e pode ser facilmente demonstrado usando o ar como exemplo.

Representa uma das principais maneiras pelas quais o calor se move, com condução e radiação também sendo formas comuns de transporte de calor.

Cientificamente falando, a frieza não é quantificável; simplesmente há mais calor ou menos calor.

Portanto, a convecção térmica não se trata simplesmente de objetos quentes em movimento.

É sobre a maneira como a temperatura como um todo procura se moderar, seja para o ambiente como para os objetos que a aquecem.

Por design, o movimento de gases e líquidos mais quentes e mais frios causa uma moderação geral, embora um equilíbrio perfeito nunca possa ser alcançado.

O princípio da convecção térmica pode ser facilmente visto abrindo a porta do forno aquecido. Quando a porta é aberta, uma rajada de ar quente dispara imediatamente para cima do forno.

Se alguém colocasse uma pequena bandeira na base do forno, a bandeira acenaria na direção do forno, à medida que o ar fresco se enchesse à medida que o ar quente aumentasse. Quando esse ar mais frio é aquecido, ele também aumenta.

O ar que está subindo desloca o ar mais frio acima dele, forçando-o frequentemente para o lado e, eventualmente, para baixo. Esse ar permanecerá no nível mais baixo até que seja reaquecido e comece a subir novamente.

Esse processo de fluxo de calor se repete até que a fonte de calor seja neutralizada e a temperatura em toda a área seja consistente. Se isso não acontecer, o processo continuará indefinidamente.

O processo também é visto na água e nem sempre é útil.

Por exemplo, se a superfície de um lago esfria rapidamente, a água embaixo, que é mais quente, empurra. Com essa ressurgência pode surgir matéria morta, como algas, que estavam decaindo lentamente no fundo do lago.

Ao ser exposta ao ar e à luz do sol, a matéria em decomposição aumenta sua taxa de decomposição e pode passar fome de oxigênio do lago.

Assim, neste exemplo, a convecção térmica é responsável, de maneira indireta, de grande dano a um ecossistema vivo.

Apesar do exemplo anterior, a convecção térmica é geralmente considerada um fenômeno útil.

A maioria dos fornos e fornos segue princípios associados à convecção térmica, tornando assim a vida da maioria das pessoas mais confortável.

Além disso, a moderação da temperatura em um ecossistema geralmente é muito útil para as formas de vida que vivem no sistema.

É também uma das principais forças motrizes do clima.

Convecção térmica – Convecção Rayleigh-benard

Convecção térmica, também chamada de convecção Rayleigh-benard, é a transferência de calor através do movimento de fluidos.

A convecção ocorre além de um valor crítico do número de Rayleigh, aproximadamente 1700 para uma superfície fechada ou 1100 para uma superfície livre.

O número crítico de Rayleigh pode ser estimado a partir do número de Nusselt, que é 1 abaixo do número crítico de Rayleigh.

O modo de convecção é caracterizado pelo número de Prandtl ou número de Richardson.

Resumo

A convecção é um dos modos de transferência térmica.

Um gás ou fluido se torna menos denso quando aquecido.

Em seguida, ele tende a subir e flutuar sobre as regiões mais densas e frias. Isso explica o fenômeno das correntes de convecção.

Essa mistura permite o aquecimento de uma sala inteira com um único radiador ou o volume inteiro de água em uma panela, aquecendo apenas o fundo da panela.

Convecção Térmica

Fonte: jgs.lyellcollection.org/scienceworld.wolfram.com/www.edumedia-sciences.com/www.wisegeek.org/www.aavidgenie.com/web.ics.purdue.edu