تفاوت اصلی بین همرفت طبیعی و اجباری این است که در همرفت طبیعی، حرکت سیال تحت تأثیر وسایل طبیعی است در حالی که در جابجایی اجباری، حرکت سیالات تحت تأثیر وسایل خارجی است. تفاوت بین همرفت طبیعی و اجباری مربوط به انتقال حرارت در این است که هیچ عامل خارجی بر انتقال حرارت در همرفت طبیعی تأثیرگذار نیست در حالی که عوامل خارجی می‌توانند باعث انتقال حرارت در جابجایی اجباری شوند.
همرفت روشی برای انتقال حرارت از طریق حرکت توده ای مولکول ها در یک سیال (مانند گاز یا مایع) است. با توجه به نحوه شروع حرکت سیال در دو نوع جابجایی طبیعی و اجباری است.
همرفت طبیعی چیست؟
همرفت طبیعی روشی برای انتقال حرارت است که در آن وسایل طبیعی بر حرکت سیال تأثیر می گذارند. هیچ تأثیری از حقایق خارجی وجود ندارد. این حرکت مولکول ها در سیال به دلیل تفاوت بین چگالی نواحی مختلف یک سیال است. چگالی سیال با گرم شدن کاهش می یابد و بالعکس. این به دلیل انبساط حرارتی سیال است (سرعت مولکول ها با افزایش دما افزایش می یابد که منجر به افزایش حجم سیال می شود. اگرچه حجم افزایش می یابد اما جرم ثابت می ماند. بنابراین چگالی کاهش می یابد).
وقتی مایعی را در ظرفی از کف آن گرم می کنیم، چگالی لایه زیرین سیال کاهش می یابد. سپس ناحیه با چگالی کمتر به سمت بالای ظرف حرکت می کند. سپس سیال خنک کننده در بالای ظرف جایگزین ناحیه پایینی می شود. این ادامه می یابد، در نتیجه، همرفت رخ می دهد.
شکل 01: مکانیسم همرفت طبیعی
نمونه هایی از همرفت طبیعی شامل خنک کردن تخم مرغ پخته شده در هوای معمولی، از دست دادن خنکی قوطی نوشیدنی خنک و غیره است. وقتی مکانیسم همرفت طبیعی را در نظر می گیریم، ابتدا دمای بیرون یک جسم داغ (که در هوای سرد نگهداری می شود) پایین می افتد. در همان زمان، دمای هوای مجاور جسم به دلیل انتقال حرارت افزایش می یابد. سپس چگالی این لایه هوای مجاور کاهش می یابد. در نتیجه هوا به سمت بالا بالا می رود. هوای سرد جایگزین این منطقه خواهد شد. سپس همرفت ادامه می یابد. در پایان، جسم خنک می شود.
همرفت اجباری چیست؟
همرفت اجباری روشی برای انتقال حرارت است که در آن وسایل خارجی بر حرکت سیال تأثیر می گذارند.در آنجا منابع خارجی مانند پمپاژ، فن، دستگاه مکش و غیره در ایجاد حرکت سیال مفید هستند. این روش بسیار ارزشمند است زیرا می تواند گرما را به طور موثر از یک جسم گرم شده منتقل کند. برخی از نمونه های رایج این مکانیسم عبارتند از تهویه مطبوع، توربین های بخار و غیره.
هنگامی که مکانیسم جابجایی اجباری را در نظر می گیریم، مکانیسم پیچیده ای نسبت به روش طبیعی دارد. زیرا در این روش باید دو عامل را تنظیم کنیم. حرکت سیال و هدایت گرما این دو عامل ارتباط قوی دارند زیرا حرکت سیال می تواند انتقال حرارت را افزایش دهد. به عنوان مثال: سرعت حرکت سیال بالاتر، انتقال حرارت بیشتر است.
تفاوت بین همرفت طبیعی و اجباری چیست؟
همرفت طبیعی روشی برای انتقال حرارت است که در آن حرکت سیال تحت تأثیر وسایل طبیعی قرار می گیرد. همرفت اجباری روشی برای انتقال حرارت است که در آن حرکت سیال تحت تأثیر وسایل خارجی قرار می گیرد.هنگام در نظر گرفتن عوامل مؤثر بر انتقال حرارت، هیچ عامل خارجی تأثیرگذار بر انتقال حرارت در همرفت طبیعی وجود ندارد در حالی که عوامل خارجی می توانند باعث انتقال حرارت در جابجایی اجباری شوند.
حرکت سیال در همرفت طبیعی در نتیجه تغییر چگالی سیال هنگام گرم شدن ایجاد می شود. با این حال، حرکت سیال در جابجایی اجباری در نتیجه یک منبع خارجی مانند پمپاژ، فن، دستگاه‌های مکش ایجاد می‌شود. خنک کردن تخم مرغ آب پز هنگام نگهداری در هوای معمولی، از دست دادن خنکی قوطی نوشیدنی خنک و غیره را می توان به عنوان نمونه هایی از همرفت طبیعی در نظر گرفت و تهویه مطبوع، توربین های بخار و غیره نمونه هایی از همرفت اجباری هستند.
خلاصه - همرفت طبیعی در مقابل همرفت اجباری
همرفت به دو صورت همرفت طبیعی و همرفت اجباری است.تفاوت بین همرفت طبیعی و اجباری در این است که در همرفت طبیعی، وسایل طبیعی بر حرکت سیال تاثیر می‌گذارند در حالی که در جابجایی اجباری، وسایل خارجی بر حرکت سیال تاثیر می‌گذارند.
