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強制對流

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造雪機中風扇帶動的強制對流

強制對流forced convection),又稱強迫對流受迫對流[1][2],是對流的一種,是指由外力(如風扇、吸力等)驅動的流體運動。強制對流可以有效的交換大量的熱量,是一種常見而有效的熱交換方式。

應用

一般生活常用到強制對流,像是中央供暖空氣調節蒸汽渦輪發動機等。而當一個人衝着食物吹氣以降溫時,就使用的也是強制對流。工程師在設計或分析熱交換器、管流、或是流體流過一片和流體溫度不同的平板(像太空船機翼在再進入地球時)等,都會用到強制對流[3]

混合對流

在強制對流的情形下,除非系統是處於失重狀態,不然因為重力的存在,總會有若干自然對流的成份。當自然對流的影響無法忽略時,此種對流就會視為是混合對流英語mixed convection

數學分析

當分析可能是混合對流的對流條件時,阿基米德數(Ar)可以分析自然對流和強制對流之間的相對關係。阿基米德數是格拉斯霍夫數雷諾數平方的比值,是浮力和慣性力之間的比值。若Ar >> 1,系統以自然對流為主,若Ar << 1,系統以強制對流為主。

[4]

當自然對流不顯著時,強制對流的數學分析就可以有夠精準的結果。強制對流的重要參數是佩克萊特數,是移流英語advection及熱擴散之間的比例。

其中的V是平均流速、L是特徵長度、擴散係數

若佩克萊特數遠大於1,系統以移流為主。若佩克萊特數較小,表示擴散相對移流的比例越明顯。

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參考資料

  1. ^ forced convection. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會.  (簡體中文)
  2. ^ forced convection. 樂詞網. 國家教育研究院.  (繁體中文)
  3. ^ Forced Convection Heat Transfer Bahrami, M Simon Fraser University Sept 2015 (PDF). [2024-02-02]. (原始內容存檔 (PDF)於2017-09-19). 
  4. ^ Incropera, F. P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Ed.. Wiley. 2001. ISBN 978-0471386506. 

書目