Põhiline erinevus loomuliku ja sundkonvektsiooni vahel on see, et loomuliku konvektsiooni korral mõjutavad vedeliku liikumist loomulikud vahendid, sundkonvektsiooni korral aga välised vahendid. Soojusülekandega seotud loomuliku ja sundkonvektsiooni erinevus seisneb selles, et loomulikus konvektsioonis ei mõjuta soojusülekannet välised tegurid, samas kui välised tegurid võivad põhjustada soojusülekannet sundkonvektsioonis.
Konvektsioon on soojusülekande meetod vedelikus (näiteks gaasis või vedelikus) olevate molekulide massilise liikumise kaudu. Seda on kahte tüüpi loomuliku ja sunnitud konvektsioonina vastav alt vedeliku liikumise algusele.
Mis on loomulik konvektsioon?
Looduslik konvektsioon on soojusülekande meetod, mille puhul loomulikud vahendid mõjutavad vedeliku liikumist. Välised faktid ei mõjuta. Selline molekulide liikumine vedelikus on tingitud sama vedeliku erinevate piirkondade tiheduste erinevustest. Vedeliku tihedus väheneb kuumutamisel ja vastupidi. Selle põhjuseks on vedeliku soojuspaisumine (molekulide kiirus suureneb koos temperatuuri tõusuga, mille tulemuseks on vedeliku mahu suurenemine. Kuigi maht suureneb, jääb mass konstantseks. Seetõttu tihedus väheneb).
Kui kuumutame vedelikku anumas selle põhjast, väheneb vedeliku alumise kihi tihedus. Seejärel kipub madalama tihedusega piirkond nihkuma konteineri ülaossa. Seejärel asendab mahuti ülaosas olev jahutusvedelik alumise piirkonna. See jätkub ja selle tulemusena toimub konvektsioon.
Joonis 01: Loomuliku konvektsiooni mehhanism
Loodusliku konvektsiooni näideteks on keedetud muna jahutamine normaalses õhus hoidmisel, jaheda joogipurgi jaheduse kaotamine jne. Loomuliku konvektsiooni mehhanismi silmas pidades tuleb kõigepe alt uurida muna välistemperatuuri. kuum ese (mida hoitakse külmas õhus) kukub alla. Samal ajal tõuseb soojusülekande tõttu objektiga külgneva õhu temperatuur. Siis selle külgneva õhukihi tihedus väheneb. Selle tulemusena tõuseb õhk ülespoole. Külm õhk asendab selle piirkonna. Seejärel konvektsioon jätkub. Lõpuks objekt jahtub.
Mis on sundkonvektsioon?
Sundkonvektsioon on soojusülekande meetod, mille puhul välised vahendid mõjutavad vedeliku liikumist. Seal on vedeliku liikumise tekitamisel kasulikud välised allikad, nagu pumpamine, ventilaatorid, imemisseadmed jne. See meetod on väga väärtuslik, kuna suudab kuumutatud objektilt soojust tõhus alt üle kanda. Mõned levinumad näited selle mehhanismi kohta hõlmavad kliimaseadet, auruturbiine jne.
Arvestades sundkonvektsiooni mehhanismi, on sellel loomulikust keerulisem mehhanism. Seda seetõttu, et selle meetodi puhul peame reguleerima kahte tegurit; vedeliku liikumine ja soojusjuhtivus. Need kaks tegurit on omavahel tihed alt seotud, kuna vedeliku liikumine võib soojusülekannet suurendada. Näiteks: suurem on vedeliku liikumiskiirus, seda suurem on soojusülekanne.
Mis vahe on loomulikul ja sundkonvektsioonil?
Looduslik konvektsioon on soojusülekande meetod, mille puhul vedeliku liikumist mõjutavad looduslikud vahendid. Sundkonvektsioon on soojusülekande meetod, mille puhul vedeliku liikumist mõjutavad välised vahendid. Kui arvestada soojusülekannet mõjutavaid tegureid, siis loomulikus konvektsioonis soojusülekannet mõjutavad välised tegurid puuduvad, samas kui välised tegurid võivad põhjustada soojusülekannet sundkonvektsioonis.
Vedeliku liikumine loomulikus konvektsioonis tekib kuumutamisel vedeliku tiheduse muutumise tulemusena. Kuid vedeliku liikumine sundkonvektsioonis tekib välise allika, nagu pumpamine, ventilaator, imiseadmed, tulemusena. Loodusliku konvektsiooni näidetena võib tuua keedetud muna jahutamise, kui seda hoitakse normaalses õhus, jaheda joogipurgi jaheduse kaotust jne ning sundkonvektsiooni näideteks on kliimaseade, auruturbiinid jne.
Kokkuvõte – loomulik vs sundkonvektsioon
Konvektsioon on kahel kujul: loomulik konvektsioon ja sundkonvektsioon. Erinevus loomuliku ja sundkonvektsiooni vahel seisneb selles, et loomuliku konvektsiooni puhul mõjutavad loomulikud vahendid vedeliku liikumist, samas kui sundkonvektsiooni korral mõjutavad vedeliku liikumist välised vahendid.
