📜  对流

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.809000             🧑  作者: Mango

对流

它可能已经看到,如果将一杯热茶放在桌子上很长时间,它就会冷却下来。这是由于热量散失到环境中。因此,传热被描述为热量或热能从一个物理系统到另一个物理系统的传输。因此,当两个物体有温差时,热量会从热的物体传递到较冷的物体。传导、对流和辐射是三种最常见的传热方式。我们将在这篇文章中讨论通过对流进行的热传递。

对流

物品和流体之间的初始热传递是通过传导发生的,但大部分热传递是由于流体运动而发生的。

固体不会经历对流,因为它们的基本粒子不会移动。固体中的热扩散过程称为热传导。在正常情况下,气体和液体是不良的热导体,但是,它们可以通过对流快速传递热量。

对流换热:它是如何工作的?

对流是固体与与固体接触的液体或流体之间的热传递过程。当通过屏障将热量从一种液体传递到另一种液体时,对流是必不可少的。对流热传递通过热扩散(流体分子运动)或平流发生,其中热量通过流体中热流的整体运动传递。

当任何流体从下方加热时,就会发生热膨胀。随着温度升高,流体的密度在较低层中降低。流体中较热、密度较小的部分由于浮力而上升,并被密度较大、较冷的流体所取代。当这部分升温时,它也上升并被上层较冷的层取代,并重复该过程。这样,对流被用来传递热量。

对流类型

对流可分为两种:

  • 自然对流
  • 强制对流

自然对流: 当温差发生时,会引起密度差,产生浮力,发生对流。这个过程被称为自然对流。海洋风是自然对流的一个例子。

强制对流:当利用泵或风扇等外部源产生对流时,就会发生强制对流。利用间歇泉或热水器快速加热水,以及在温暖的夏季使用风扇,都是强制对流的例子。

牛顿冷却定律

在典型情况下,对流热传递与组件之间的温差成正比。牛顿冷却定律已经说明了这种现象,该定律指出:

牛顿冷却定律与强制对流有关,写成:

对流的例子

  • 温暖的水在接近赤道时流向两极,而较冷的水则流向赤道。
  • 温血动物使用对流来循环血液,这有助于调节体温。
  • 海陆风现象是自然对流最普遍的例子之一。

海风:白天有海风。水和土地都被太阳加热。因为水的加热能力比陆地高,它接收到更多的太阳能,但升温速度要慢得多。结果,陆地上方的温度升高,加热了周围环境中的空气。

暖空气由于密度较低而膨胀,导致沿岸陆地上空出现低压区域。同时,水处于相当高的压力下。由于空气中的压力差,空气从海洋流向陆地。结果,一股意想不到的风被称为海风

海风

陆风:当夜间情况发生变化时,就会出现这些现象。随着日落,陆地和海洋开始变冷。由于热容量的变化,与水相比,土地的热量散失更快。相比之下,水温变高,导致那里的气压低。这会在海岸外产生凉爽的风,称为陆风。

陆风

示例问题

问题1:对流在我们的日常生活中扮演什么角色?

回答:

问题2:为什么固体材料不经历对流?

回答:

问题3:对流发生的过程是什么?

回答:

问题 4:“自由”或“自然”对流是什么意思?

回答:

问题5:自然对流或诱导对流,哪个具有更高的传热系数?这背后的原因是什么?

回答: