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Bei der Wärmeströmung (Konvektion; vom Lateinischen convehere ‚zusammentragen‘, ‚zusammenbringen‘) wandert Energie von einem Ort höherer Temperatur mit einer erwärmten Materie zu einem Ort niedrigerer Temperatur. Im Gegensatz zu Wärmeleitung oder -strahlung ist mit Konvektion immer ein Transport von Materie verbunden, sodass sie nur in Flüssigkeiten oder Gasen auftritt, wohingegen im Vakuum keine Konvektion möglich ist.

Während im festen Körper eine reine Wärmeleitung mit linearem Temperaturverlauf stattfindet, verläuft der Wärmetransport in einer Flüssigkeit in einer thermischen Grenzschicht. Wichtige Parameter, die jeweils eine eigene Grenzschicht bilden, sind die Temperatur, die Zusammensetzung der Stoffe sowie die Strömungsgeschwindigkeit. Die Bewegung des Fluids wird auch Konvektionsstrom genannt, der abhängig ist von

  • den Stoffeigenschaften, wie z. B. der Wärmeleitfähigkeit oder der Dichte,
  • der Form der Körper, wie z. B. einem Rohr, einer ebenen Platte oder unregelmäßigen Oberflächenformen und
  • der dadurch beeinflussten Strömung, die laminar oder turbulent sein kann.

Bei der Konvektion zwischen Fluiden ist die Bestimmung der Grenzschichten meist sehr schwierig bis unmöglich, da sie messtechnisch nicht oder schlecht erfassbar sind und sich oft häufig ändern. So können die Ursache für die Strömung unterschiedliche Kräfte wie die Schwerkraft oder Kräfte, die aus Druck-, Dichte-, Temperatur- oder Konzentrationsunterschieden resultieren, sein.

Die Bewegung bei der Konvektion kommt durch Dichteänderungen zustande oder erfolgt bei Gasen durch Ventilatoren oder bei Flüssigkeiten durch Umrühren von außen. Während man im ersten Fall von freier Konvektion spricht, die in der Regel durch die Gravitation vorgegeben ist, handelt es sich bei der von außen initiierten Konvektion um die sogenannte erzwungene Konvektion.

Da sich bei der erzwungenen Konvektion die Parameter (Temperaturunterschiede, Dichteunterschiede, Auf-/Abtrieb, Strömungsgeschwindigkeiten) gegenseitig beeinflussen, ist die Bestimmung der Wärmeübertragung von technischen Bauteilen sehr kompliziert.

Beispiele für freie Konvektion:

  • Schwerkraft-Zentralheizung
  • Konvektion an Heizkörpern
  • Aufwindkraftwerke
  • Fugenlüftung

Beispiele für erzwungene Konvektion:

  • Warmwasserheizung
  • Großgeneratoren
  • Haartrockner