Convecția descrie efectul căldurii de la fluidele sau gazele care circulă asupra unui obiect solid. În convecția forțată, fluxul de fluid sau gaz este îmbunătățit sau creat artificial. Ventilatoarele sunt o modalitate obișnuită de a forța gazele, în timp ce pompele sunt frecvent utilizate cu fluide. Convecția forțată funcționează de obicei mai rapid decât convecția standard.
Un exemplu simplu de convecție forțată ar fi topirea unui cub de gheață cu apă caldă. Un cub de gheață se va topi în mod natural într-un bazin de apă caldă. Convecția naturală ar duce la ca apa din jurul cubului de gheață să devină mai rece și mai puțin eficientă la topirea cubului de gheață pe măsură ce procesul progresează. Dacă apa caldă ar fi forțată peste cubul de gheață în mod continuu, apa nu s-ar răci, iar cubul de gheață s-ar topi mult mai repede.
Eficiența convecției căldurii este determinată de mai mulți factori. În general, cu cât suprafața expusă a suprafeței de încălzit este mai mare, cu atât este mai dificil de încălzit. Prin urmare, fluxul de gaz sau fluid trebuie ajustat în consecință. Acest lucru este adesea realizat prin adăugarea unei surse artificiale pentru a crește fluxul de lichide sau gaze.
Viteza fluxului de convecție este de asemenea importantă. În general, fluxurile mai rapide sunt mai eficiente. Răcirea vântului este un bun exemplu al acestei eficiențe. O persoană care stă în vânt puternic se va răci mai repede decât una în aer stagnant, deoarece pielea caldă este expusă la un volum mai mare de aer rece într-un anumit timp.
Diferența de temperatură afectează și viteza la care are loc convecția forțată. Suprafețele expuse unui curent de convecție cu o temperatură mult mai mare se vor încălzi mai repede. Convecția căldurii încetinește pe măsură ce obiectul se apropie de temperatura curentului.
Fluidele și gazele mai groase sunt de obicei mai eficiente la transferul de căldură. Acest lucru este problematic, deoarece multe gaze și fluide mai groase necesită mai multă forță pentru a menține viteza efectivă într-un curent de convecție. De asemenea, trebuie avut grijă ca fluidul sau gazele să rămână mobile pe măsură ce se răcesc.
Deși focalizarea principală a convecției forțate este adesea obiectul care trebuie încălzit sau răcit, este important să ne amintim că transferul de temperatură are loc în ambele sensuri. Când un curent de convecție încălzește un obiect, temperatura mai scăzută a obiectului este transferată în flux. Determinarea schimbării temperaturii atât în obiect, cât și în flux este importantă atunci când se evaluează eficiența metodei de convecție forțată.
Analiza transferului de căldură este efectuată fie manual, fie prin software. Există multe variabile, dar există două indicii principale ale eficacității unei metode de conversie forțată. Primul indiciu este creșterea temperaturii în suprafața de încălzit. A doua indicație este diferența de temperatură a fluxului de convecție înainte și după ce acesta a trecut peste suprafață. Cu cât diferența este mai mare, cu atât metoda convecției este mai utilă.