الإشعاع هو أكثر الآليات إهمالاً في التحليل الحراري، وأكثرها تسبباً بالخطأ عند إهماله. والسبب أنه، بخلاف الحمل، يصعب تصوّره. ومع ذلك فالقرار ليس مسألة حدس؛ إنه يحتاج بضعة أسطر من الحساب [1].
اختبار بسيط
يرتفع الفيض الحراري الإشعاعي مع القوة الرابعة للحرارة المطلقة. وعملياً:
- دون 60 °م مع حمل قسري، يمكن إهماله عادةً
- بين 100 و200 °م يبلغ رتبة المقدار نفسها للحمل الطبيعي؛ وإهماله يعني خطأ 20–40 %
- فوق 300 °م يسود، وإهماله يُبطل التحليل
والطريقة العملية للحسم هي حساب الفيضين الإشعاعي والحملي من السطح يدوياً وأخذ نسبتهما. فإن تجاوزت 0.1 دخل الإشعاع في النموذج.
الحمل القسري لا ينقذ دائماً
«هناك مروحة، إذن لا يهم الإشعاع» فرضية شائعة وخطرة. ففي المناطق الراكدة التي لا تبلغها المروحة، يهبط معامل الحمل الموضعي ويصبح الإشعاع هو السائد هناك. والنقاط الساخنة تظهر عادةً في تلك المناطق بالذات.
الانبعاثية بأهمية النموذج نفسها
كثيراً ما تُترك انبعاثية السطح على قيمتها الافتراضية، والنتيجة تتناسب معها مباشرةً.
| السطح | الانبعاثية التقريبية |
|---|---|
| ألمنيوم مصقول | 0.05 |
| ألمنيوم مؤكسد | 0.2 – 0.3 |
| سطح مطلي (اللون لا يهم) | 0.85 – 0.95 |
| سطح مؤكسد كهربائياً | 0.8 – 0.9 |
بين المعدن اللامع والسطح المطلي فارق خمسة عشر ضعفاً. وطلاء المشتت قد يكون أنجع من إضافة زعانف.
اختيار النموذج
الإشعاع من سطح إلى سطح (مائع شفاف): المقاربات القائمة على معاملات الرؤية مناسبة، وضرورية في الفراغات المغلقة.
الوسط المشارِك (نواتج الاحتراق، وبخار الماء، والسخام): يجب حساب إشعاع الغاز، وهو يحكم الفيض الحراري عند الجدار في غرف الاحتراق.
الحمل الشمسي: في المعدات الخارجية ينبغي تعريف المركّبتين المباشرة والمنتشرة كلٍّ على حدة.
ما يجب أن يرد في التقرير
هل أُدرج الإشعاع، والمسوّغ إن لم يُدرَج، وقيم الانبعاثية المستخدمة. وعبارة «أُهمل الإشعاع» لا تكفي وحدها؛ بل يجب ذكر لماذا جاز إهماله.
المراجع
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.
- ASHRAE Technical Committee 9.9 (2021). Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 5th ed. ASHRAE, Atlanta.