강제대류

강제 대류는 외부 소스(펌프, 팬, 흡입 장치 등)에 의해 유체 운동이 발생하는 메커니즘 또는 운송 유형이다. 자연대류, 열복사, 열전도 등과 함께 열전달 방법의 하나로 상당한 양의 열 에너지를 매우 효율적으로 운반할 수 있다.

적용들

이 메커니즘은 중앙난방, 에어컨, 증기터빈, 그리고 많은 다른 기계에서 일상 생활에서 매우 흔하게 발견된다. 강제대류는 흔히 기술자가 열교환기, 배관유동, 판상유동 등을 하천과 다른 온도(예: 재진입 시 셔틀날개의 경우)로 설계하거나 분석하는 경우가 많다.^[1]

혼합대류

강제 대류 상황에서, 중력이 존재할 때마다(즉, 시스템이 관성 프레임에 있거나 자유 낙하하지 않는 한) 자연 대류의 양이 항상 존재한다. 자연 대류가 무시할 수 없는 경우 그러한 흐름을 일반적으로 혼합 대류라고 한다.

수학적 분석

잠재적으로 혼합된 대류를 분석할 때 Archimedes number (Ar) parametries라고 불리는 매개변수는 자유 대류와 강제 대류의 상대적 강도를 나타낸다. 아르키메데스 수는 그라쇼프 숫자의 비율과 레이놀즈 숫자의 제곱수로 부력력과 관성력의 비율을 나타내며 자연대류의 기여를 나타낸다. Ar >> 1이 되면 자연대류가 지배하고, Ar << 1이 되면 강제대류가 지배한다.

${\displaystyle Ar={\frac {Gr}{Re^{2}}$ ^[2]

자연대류가 중요한 요소가 아닐 때, 강제대류 이론을 이용한 수학 분석은 일반적으로 정확한 결과를 산출한다. 강제대류에서 중요한 파라미터는 Péclet 번호로, 열 접착(전류에 의한 이동)과 확산(고농도에서 저농도로 이동)의 비율이다.

${\displaystyle Pe={\frac {UL}{\alpha }}}$

Peclet 수가 unity(1)보다 훨씬 크면 advation이 확산을 지배한다. 이와 유사하게, 훨씬 더 작은 비율은 흡착에 비해 더 높은 확산 비율을 나타낸다.

참고 항목

• 대류 열전달
• 강제 대류 및 자연 대류 결합

참조

외부 링크