Toplotna konvekcija

Toplotna konvekcija je prijenos topline kretanjem mase fluida, koji može biti ili tekućina ili, tipičnije, zrak. Kretanje molekula unutar konvektivnog medija fluida odvija se kada postoji temperaturni gradijent između čvrste površine i fluida koji je okružuje ili vještački izazvana konvekcijska struja. Konvekcija zavisi od pokretljivosti fluida i aktivne površine izložene fluidu koji teče. Mobilnost fluida izražava se koeficijentom prijenosa topline koji je konstanta proporcionalnosti između toplotnog toka i termodinamičke pokretačke sile za protok topline. Kada kretanje fluida ne generiše spoljašnji izvor već pomoću sile uzgona izazvane toplotnim gradijentima između fluida i čvrste supstance, prenos toplote se smatra prirodnom konvekcijom. Drugim riječima, prirodna konvekcija koristi silu uzgona koju izazivaju toplinski gradijenti između fluida i čvrste tvari. Rashladni hladnjak koji radi u ovom načinu rada naziva se pasivni hladnjak, koji ima koeficijent prijenosa topline između 5-20 W/m2 K. Ako je protok stvoren pomoću vanjskih sila, prijenos topline je prisiljen konvekcija. Upotreba vanjske sile koju stvaraju ventilatori, toplotne cijevi, sintetički mlaznici ili elementi za hlađenje tekućine za povećanje prijenosa topline naziva se aktivno hlađenje. Sa prisilnom konvekcijom, brzina kretanja zraka kroz hladnjak može se drastično povećati u odnosu na prirodnu konvekciju, sa koeficijentima prijenosa topline u rasponu od 25 do 250 W/m2 K za zrak i 100 do 20,{{7} } W/m2 K za tečnosti.