Konvekce je způsob převodu tepla, kde se teplo převádí mezi povrchem tělesa a sousedící pohybující se kapalinou (nebo plynem). Konvekce má dvě složky:
- převod energie způsobený náhodným pohybem molekul (difúzí),
- převod energie pohybem objemu neboli makroskopickým pohybem kapaliny (advekce).
Mechanismus konvekce lze vysvětlit následujícím způsobem: když se vrstva kapaliny sousedící s horkým povrchem zahřívá, její hustota se snižuje (za konstantního tlaku je hustota nepřímo úměrná teplotě) a začne na ni působit vztlak. Studenější (těžší) kapalina u povrchu nahrazuje teplejší kapalinu a dochází k cirkulaci.
Míra převodu tepla mezi kapalinou o teplotě Tf a povrchem tělesa o teplotě Ts se řídí Newtonovým zákonem ochlazování, který lze napsat takto:
Qkonvekce = h A (Ts - Tf)
kde h je součinitel konvekce převodu tepla. Jednotky h jsou W/m2.K nebo Btu/s.in2.F. Součinitel konvekce převodu tepla (h) závisí na pohybu kapaliny, geometrii a termodynamických a fyzikálních vlastnostech.
Obecně existují dva způsoby převodu tepla konvencí:
Přirozená (volná) konvekce
Pohyb kapaliny sousedící s povrchem tělesa je způsoben vztlakovými silami vyvolanými změnami hustoty kapaliny kvůli rozdílům v teplotě mezi tělesem a kapalinou. Když je horká deska nechána vychladnout na vzduchu, částice vzduchu u povrchu desky se zahřívají, jejich hustota se snižuje a proto stoupají vzhůru.
Nucená konvekce
Pro urychlení proudění kapaliny kolem povrchu tělesa se používají externí prostředky, například ventilátor nebo pumpa. Rychlý pohyb částic kapaliny kolem povrchu tělesa maximalizuje teplotní gradient a zvyšuje velikost tepelné výměny. Na následujícím obrázku vzduch nuceně proudí nad horkou deskou.
