Konveksjon

Konveksjon (l. veho - bære) - Varmestrømning. Overføring av varme som skyldes turbulente bevegelser i en luft eller væskestrøm. Fri konveksjon oppstår når varme fra et blad får luften utenfor bladet til å utvide seg slik at den stiger tilværs og ny kaldere luft kommer inn fra siden og gir avkjøling av bladet. Påtvunget konveksjon forårsakes av vind. Påtvunget konveksjon sammen med transpirasjon er den meste effektive måten å fjerne varme fra en plante. Ved lave vindhastigheter vil luftstrømmen rundt et blad være laminær og ved høy vil den være turbulent. Varmetapet ved konveksjon fra begge sider av et blad kan beregnes ut fra Fouriers lov for varmeoverføring:

Fouriers lov

hvor J (W m-2) er varmeoverføringsfluksen, K er konveksjonskoeffisienten (W m-1K-1), ΔT er temperaturgradienten mellom blad og omgivelsene og sigma (σ) er tykkelsen på grenselaget. J er negativ når bladet mottar energi fra omgivelsene. Ligningen over tydeliggjør konveksjon som en varmediffusjon analog til Ficks første diffusjonslov.

Varmeoverføringen avhenger av om massestrømmen er laminær eller turbulent (luftpakker i virvel), og avhenger derfor av tetthet, viskositet og vindhastighet i det omgivende medium. Om natten kan konveksjonen for et blad være negativ.

   Påtvunget konveksjon er den mest effektive måten å fjerne varme fra et objekt. Konveksjonsligningen over angir bare konveksjon som varmediffusjon uten å ta hensyn til molekylære kollisjoner i grenselaget σ.

K/σ er varmeoverføringstallet og er lik Dhρcp/σ. ρ er tetthet (kg m-3).

Dh er termisk diffusjonskoeffisient (m2s-1), cp er spesifikk varmekapasitet (J kg-1K-1). Varmeoverføringstallet kan gjøres uavhengig av grenselaget σ og erstattes av dimensjonsløse tall som kan utledes erfaringsmessig via vindtunnellforsøk.

Regneeksempel:

Hvis bladtemperaturen er 25oC, lufttemperaturen er 20oC og grenselaget 1.4 mm blir dette:

J = 2 · 0.0259 Wm-1 K-1(25-20)/1.4·10-3 m = 185 W m-2.

Et drivhus virker ved å minske konveksjon. Varme kan også overføres ved konduksjon (varmeledning), men dette har mindre betydning hos planter. Konveksjon må atskilles fra adveksjon som er varmestrøm innenfor grensesjikt til de nærliggende omgivelsene, også parallelt med overflaten.

Publisert 4. feb. 2011 10:30 - Sist endret 23. apr. 2018 11:14