الحمل الحراري القسري

الحمل الحراري القسري هو آلية ، أو نوع من أنواع النقل، يتم فيها توليد حركة المائع بواسطة مصدر خارجي (مثل المضخة، أو المروحة، أو جهاز الشفط، إلخ). وإلى جانب الحمل الحراري الطبيعي ، والإشعاع الحراري ، والتوصيل الحراري ، يُعدّ الحمل الحراري القسري أحد أساليب نقل الحرارة، ويسمح بنقل كميات كبيرة من الطاقة الحرارية بكفاءة عالية.

تُعدّ هذه الآلية شائعة جدًا في الحياة اليومية، بما في ذلك أنظمة التدفئة المركزية وتكييف الهواء ، وفي العديد من الآلات الأخرى. وكثيرًا ما يواجه المهندسون ظاهرة الحمل الحراري القسري عند تصميم أو تحليل المبادلات الحرارية ، وتدفق السوائل في الأنابيب، وتدفق السوائل فوق صفيحة ذات درجة حرارة مختلفة عن درجة حرارة التيار (كما هو الحال في جناح مكوك فضائي أثناء دخوله الغلاف الجوي، على سبيل المثال). ^{[ 1 ]}

في أي حالة من حالات الحمل الحراري القسري، يوجد قدر من الحمل الحراري الطبيعي دائمًا عند وجود قوى الجاذبية (أي ما لم يكن النظام في إطار مرجعي قصوري أو في حالة سقوط حر). عندما لا يكون الحمل الحراري الطبيعي ضئيلاً، يُشار إلى هذه التدفقات عادةً باسم الحمل الحراري المختلط .

عند تحليل الحمل الحراري المختلط المحتمل، يُستخدم مُعامل يُسمى عدد أرخميدس (Ar) لتحديد القوة النسبية للحمل الحراري الطبيعي والقسري. عدد أرخميدس هو نسبة عدد غراشوف إلى مربع عدد رينولدز ، الذي يُمثل نسبة قوة الطفو إلى قوة القصور الذاتي، ويُشير إلى مساهمة الحمل الحراري الطبيعي. عندما يكون Ar أكبر بكثير من 1، يسود الحمل الحراري الطبيعي، وعندما يكون Ar أصغر بكثير من 1، يسود الحمل الحراري القسري.

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

عندما لا يكون الحمل الحراري الطبيعي عاملاً مهماً، فإن التحليل الرياضي باستخدام نظريات الحمل الحراري القسري يُعطي عادةً نتائج دقيقة. ويُعدّ عدد بيكلي المعيار الأهم في الحمل الحراري القسري ، وهو نسبة انتقال الحرارة بالحمل (حركة الحرارة بفعل التيارات) إلى انتقالها بالانتشار (حركة الحرارة من المناطق ذات التركيز العالي إلى المناطق ذات التركيز المنخفض).

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

عندما يكون عدد بيكليت أكبر بكثير من الواحد (1)، فإن الحمل الحراري يطغى على الانتشار. وبالمثل، تشير النسب الأصغر بكثير إلى معدل انتشار أعلى مقارنةً بالحمل الحراري.

• انتقال الحرارة بالحمل الحراري
• الحمل الحراري القسري والطبيعي معًا