Конвекция
Конве́кция (от лат. convectiō — «перенесение») — вид теплообмена (теплопередачи), при котором внутренняя энергия передаётся струями и потоками самого вещества. 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 образуется более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек.
Различают ламинарную и турбулентную конвекцию.
Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе образование облаков[1]. 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[2][3].
Виды конвекции
Естественная — нагревание/остывание жидкости, воздуха в комнате, воды в океане, устойчивые ветра (пассаты, муссоны).
Вынужденная — перемешивание жидкости или газа при помощи внешнего воздействия (мешалкой, ложкой, насосом, вентилятором)[4].
Классификация видов конвекции по причине возникновения
- Термогравитационная конвекция — обычная, под действием разности температур в поле гравитации, из-за силы Архимеда
- Ячейки Бенара
- Термокапиллярная конвекция — под действием силы поверхностного натяжения;
- Концентрационная конвекция — под действием градиента концентрации растворённого вещества (осмос, см. также эффект Марангони);
- Термомагнитная конвекция — в магнитных жидкостях под действием магнитного поля в поле гравитации;
- Гранулярная конвекция — в сыпучих неоднородных средах;
- Термострессовая конвекция — под действием температурных напряжений;
- Термодинамическая конвекция — перенос теплоты потоком вещества, возникающего в поле сил тяжести при неравномерном нагреве газообразных, текучих или сыпучих веществ.
Математическое описание
Наиболее популярной моделью для описания конвекции в жидкостях и газах является приближение Буссинеска[5].
Примечания
Литература
- Остроумов Г. А. Свободная тепловая конвекция в условиях внутренней задачи. — Москва — Ленинград : Гостехиздат, 1952.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Курс теоретической физики. Т. 6. Гидродинамика. — Москва : Наука, 1988.
- Гершуни Г. З., Жуховицкий Е. М. Устойчивость конвективных течений. — Москва : Наука, 1989.
- Гершуни Г. З., Жуховицкий Е. М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости.— Москва : Наука, 1972.
- Кригель А. М. О применимости приближения свободной конвекции к атмосферной турбулентности // Вестник Ленинградского гос. университета.— Сер.7.—1991.— Вып.2(14).— С.107-110.
- Кригель А. М. Вопросы термодинамики турбулентной конвекции. // Журнал Технической Физики.—2016.—86.—Вып.11.—С.136—139.
 | |
|---|---|
| В библиографических каталогах |
