Բնական և հարկադիր կոնվեկցիայի հիմնական տարբերությունն այն է, որ բնական կոնվեկցիայի մեջ հեղուկի շարժումը ազդում է բնական միջոցներով, մինչդեռ հարկադիր կոնվեկցիայի դեպքում հեղուկների շարժումը ազդում է արտաքին միջոցներով: Ջերմափոխադրման հետ կապված բնական և հարկադիր կոնվեկցիայի տարբերությունն այն է, որ բնական կոնվեկցիայում ջերմության փոխանցման վրա ազդող արտաքին գործոններ չկան, մինչդեռ արտաքին գործոնները կարող են առաջացնել ջերմության փոխանցում հարկադիր կոնվեկցիայում:
Կոնվեկցիան ջերմության փոխանցման մեթոդ է հեղուկի մեջ մոլեկուլների զանգվածային շարժման միջոցով (օրինակ՝ գազ կամ հեղուկ): Այն լինում է երկու տեսակի՝ բնական և հարկադիր կոնվեկցիա՝ ըստ հեղուկի շարժման մեկնարկի։
Ի՞նչ է բնական կոնվեկցիան:
Բնական կոնվեկցիան ջերմության փոխանցման մեթոդ է, որի դեպքում բնական միջոցները ազդում են հեղուկի շարժման վրա: Արտաքին փաստերի ազդեցությունը չկա. Հեղուկի մեջ մոլեկուլների այս շարժումը պայմանավորված է նույն հեղուկի տարբեր շրջանների խտությունների տարբերություններով: Հեղուկի խտությունը նվազում է, երբ այն տաքանում է և հակառակը։ Դա տեղի է ունենում հեղուկի ջերմային ընդլայնման պատճառով (մոլեկուլների արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, ինչը հանգեցնում է հեղուկի ծավալի մեծացմանը։ Չնայած ծավալը մեծանում է, զանգվածը մնում է հաստատուն։ Հետևաբար, խտությունը նվազում է)։
Երբ տարայի մեջ հեղուկ ենք տաքացնում դրա հատակից, հեղուկի ստորին շերտի խտությունը նվազում է։ Այնուհետև ավելի ցածր խտության շրջանը ձգտում է շարժվել դեպի տարայի վերին մասը: Այնուհետև կոնտեյների վերևում գտնվող սառը հեղուկը փոխարինում է ստորին հատվածը: Սա շարունակվում է, արդյունքում առաջանում է կոնվեկցիա։
Նկար 01. Բնական կոնվեկցիայի մեխանիզմ
Բնական կոնվեկցիայի օրինակները ներառում են եփած ձվի սառեցումը, երբ պահվում է նորմալ օդում, սառը ըմպելիքի տարայի սառնության կորուստը և այլն: Բնական կոնվեկցիայի մեխանիզմը դիտարկելիս, նախ՝ դրսի ջերմաստիճանը տաք առարկան (պահվում է սառը օդում) ցած է ընկնում։ Միաժամանակ, ջերմափոխանակման պատճառով կբարձրանա օբյեկտին հարող օդի ջերմաստիճանը։ Այնուհետեւ օդի այս հարակից շերտի խտությունը նվազում է։ Արդյունքում օդը բարձրանում է դեպի վեր։ Սառը օդը կփոխարինի այս տարածաշրջանին։ Այնուհետև կոնվեկցիան շարունակվում է: Վերջում օբյեկտը կսառչի։
Ի՞նչ է հարկադիր կոնվեկցիան:
Հարկադիր կոնվեկցիան ջերմության փոխանցման մեթոդ է, որի դեպքում արտաքին միջոցները ազդում են հեղուկի շարժման վրա:Այնտեղ արտաքին աղբյուրները, ինչպիսիք են պոմպը, օդափոխիչները, ներծծող սարքերը և այլն, օգտակար են հեղուկի շարժում առաջացնելու համար: Այս մեթոդը շատ արժեքավոր է, քանի որ այն կարող է արդյունավետորեն ջերմություն փոխանցել ջեռուցվող օբյեկտից: Այս մեխանիզմի որոշ սովորական օրինակներ են օդորակումը, գոլորշու տուրբինները և այլն:
Հարկադիր կոնվեկցիայի մեխանիզմը դիտարկելիս այն ունի ավելի բարդ մեխանիզմ, քան բնական ճանապարհը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ այս մեթոդով մենք պետք է կարգավորենք երկու գործոն. հեղուկի շարժում և ջերմային հաղորդակցություն: Այս երկու գործոնները ամուր կապ ունեն, քանի որ հեղուկի շարժումը կարող է ուժեղացնել ջերմության փոխանցումը: Օրինակ՝ հեղուկի շարժման բարձր արագությունը, ջերմության փոխանցումը ավելի բարձր է։
Ո՞րն է տարբերությունը բնական և հարկադիր կոնվեկցիայի միջև:
Բնական կոնվեկցիան ջերմության փոխանցման մեթոդ է, որի դեպքում հեղուկի շարժման վրա ազդում են բնական միջոցները: Հարկադիր կոնվեկցիան ջերմության փոխանցման մեթոդ է, որի դեպքում հեղուկի շարժման վրա ազդում են արտաքին միջոցները:Ջերմության փոխանցման վրա ազդող գործոնները դիտարկելիս բնական կոնվեկցիայում ջերմության փոխանցման վրա ազդող արտաքին գործոններ չկան, մինչդեռ արտաքին գործոնները կարող են առաջացնել ջերմության փոխանցում հարկադիր կոնվեկցիայում:
Հեղուկի շարժումը բնական կոնվեկցիայում առաջանում է տաքացման ժամանակ հեղուկի խտության փոփոխության արդյունքում: Այնուամենայնիվ, հեղուկի շարժումը հարկադիր կոնվեկցիայում առաջանում է արտաքին աղբյուրի արդյունքում, ինչպիսիք են պոմպը, օդափոխիչը, ներծծող սարքերը: Եփած ձվի սառեցումը, երբ պահվում է նորմալ օդում, սառը ըմպելիքի տարրաների սառեցման կորուստը և այլն, կարող են ներառվել որպես բնական կոնվեկցիայի օրինակներ, իսկ օդորակումը, գոլորշու տուրբինները և այլն՝ հարկադիր կոնվեկցիայի օրինակներ։
Ամփոփում – Բնական ընդդեմ հարկադիր կոնվեկցիայի
Կոնվեկցիան ունի երկու ձև՝ բնական կոնվեկցիա և հարկադիր կոնվեկցիա:Բնական և հարկադիր կոնվեկցիայի միջև տարբերությունն այն է, որ բնական կոնվեկցիայում բնական միջոցները ազդում են հեղուկի շարժման վրա, մինչդեռ հարկադիր կոնվեկցիայի դեպքում արտաքին միջոցները ազդում են հեղուկի շարժման վրա:
