Konveksiyon, bir katı yüz ile bitişikteki hareketli sıvı (veya gaz) arasındaki ısı aktarımının gerçekleştiği ısı aktarım modudur. Konveksiyonda iki etken bulunur:
- Rastgele moleküler hareket nedeniyle enerji aktarımı (difüzyon) ve
- Sıvının bulk veya gözle görülebilir hareketiyle enerji aktarımı (adveksiyon).
Konveksiyon mekanizması şu şekilde açıklanabilir: Sıcak yüzeye bitişik sıvı katmanı ısındıkça yoğunluğu azalır (sabit basınçta, yoğunluk sıcaklıkla ters orantılıdır) ve hareketlenir. Yüzey yakınındaki daha soğuk (daha ağır) sıvı, sıcak sıvının yerini alır ve bir devirdaim düzeni oluşur.
Tf sıcaklığındaki bir sıvı ile Ts sıcaklığındaki A alana sahip bir katının yüzü arasındaki ısı alışverişi hızı, Newton soğuma kanuna uygun şekilde gerçekleşir ve şu şekilde ifade edilebilir:
Qkonveksiyon = h A (Ts - Tf)
Burada h, konveksiyonla ısı aktarımı katsayısıdır. h'nin birimi W/m2.K veya Btu/s.in2.F'dir. Konveksiyonla ısı aktarımı katsayısı (h); sıvı hareketine, geometriye ve termodinamik ve fiziksel özelliklere bağlıdır.
Genel olarak, konveksiyonla ısı aktarımı şu iki modda gerçekleşir:
Doğal (Serbest) Konveksiyon
Katı yüze bitişik sıvının hareketi, katı ile sıvı arasındaki sıcaklık farklarının neden olduğu sıvı yoğunluğundaki değişikliklerle meydana gelen hareketlilik kuvvetlerinden kaynaklanır. Sıcak bir levha açık havada soğumaya bırakıldığında, levhanın yüzüne bitişik hava partikülleri ısınırlar, yoğunlukları azalır ve bu sebeple havaya yükselirler.
Zorlamalı Konveksiyon
Katı yüzü üzerindeki sıvı akışını hızlandırmak için fan veya pompa gibi bir harici araç kullanılır. Katı yüzü üzerindeki sıvı partiküllerinin hızlı hareketi, sıcaklık gradyanını en üst düzeye çıkarır ve ısı alışverişi hızını artırır. Aşağıdaki resimde sıcak bir levhanın üzerine hava basılmaktadır.
