[科普中国]-热对流

定义

通过流动介质热微粒由空间的一处向另一处传播热能的现象。若热对流过程中单位时间通过单位面积有质量m (kg/m·s) 的流体由温度t1的地方流到t2处，则此热对流传递的热量应为： q=mcp(t2-t1)，单位W/m2。

物质(系统)内的热量转移的过程叫做热传递。热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现。在实际的传热过程中，这三种方式往往是伴随着进行的。热对流是热传递的重要形式，它是影响火灾发展的主要因素： (1) 高温热气流能加热在它流经途中的可燃物，引起新的燃烧。(2) 热气流能够往任何方向传递热量，特别是向上传播，能引起上层楼板、天花板燃烧。(3) 通过通风口进行热对流，使新鲜空气不断流进燃烧区， 供应持续燃烧。(4) 含有水分的重质油品燃烧时，由于热对流的作用，容易发生沸溢或喷溅等。燃烧区的温度愈高，热对流的速度愈快。通风孔洞愈多，通风孔愈高，通风口面积愈大，热对流的速度就愈快。控制通风洞口，冷却热气流(包括重质油品热微粒)或把热气流导向没有可燃物或火灾危险较小的方向，是防止火势通过热对流发展蔓延的主要措施。1

主要特点只能发生在流体(气体和液体)之中，且必然同时伴有流体本身分子运动所产生的导热作用。

分类按流动介质分为：气体对流和液体对流，气体的对流现象比液体明显。

按发生原因分为：自然对流(自由对流)，纯粹因流体冷、热各部分的密度不同所引起，流动速度一般较低；

强制对流(受迫对流) ，由于各种泵、风机或其他外力的推动而造成，故流动速度往往很高。

基本形式三种基本形式：自然对流、强迫对流和湍流，其中以湍流的热传递速率最高。

自然对流是由温度不均匀而引起流体内压强或密度不均匀，从而导致循环流动。如煮水时水的上下循环流动。家用电冰箱一般也靠自然对流冷却物品，故冰箱内不能塞得太满而影响对流。地球表面各部分由于从太阳辐射得到的热度不均匀，导致赤道处暖气团不断上升，流向两极，较冷的空气又不断流向赤道，这种热对流是形成自然风的原因之一。

至于电风扇、间冷式电冰箱、发电机和各种发动机的液泵冷却装置等，都是采用气体或液体的强迫对流。控制气体和液体的对流是增加或减少热传递的主要手段。夏天打开门窗可促进室内外空气对流，达到散热目的；冬天关上门窗，可避免室内外空气对流，达到保暖目的。有时挂上窗帘，可阻止对流的气流到达窗口，进一步减少室内的热损失。2

影响因素影响热对流的主要因素是：温差、导热系数和导热物体的厚度和截面积。

导热系数愈大、厚度愈小、传导的热量愈多。火场中通风孔洞面积愈大，热对流的速度愈快；通风孔洞所处位置愈高，热对流速度愈快。热对流是热传播的重要方式，是影响初期火灾发展的最主要因素。