L'irraggiamento è il meccanismo più spesso trascurato nell'analisi termica, e quello la cui omissione produce l'errore maggiore. La ragione è che, a differenza della convezione, è difficile da immaginare. Eppure la decisione non è questione di intuito; richiede poche righe di calcolo [1].
Una prova semplice
Il flusso termico radiativo cresce con la quarta potenza della temperatura assoluta. In pratica:
- Sotto i 60 °C con convezione forzata si può di norma trascurare
- Fra 100 e 200 °C raggiunge lo stesso ordine della convezione naturale; trascurarlo significa un errore del 20–40 %
- Sopra i 300 °C domina, e trascurarlo invalida l'analisi
Il modo pratico di decidere è calcolare a mano i flussi radiativo e convettivo dalla superficie e farne il rapporto. Sopra 0,1, l'irraggiamento entra nel modello.
La convezione forzata non salva sempre
«C'è un ventilatore, quindi l'irraggiamento non conta» è un'ipotesi diffusa e pericolosa. Nelle zone morte che il ventilatore non raggiunge, il coefficiente di scambio locale cala e lì l'irraggiamento diventa dominante. I punti caldi compaiono di solito proprio in quelle zone.
L'emissività pesa quanto il modello
L'emissività superficiale viene spesso lasciata al valore predefinito, e il risultato scala direttamente con essa.
| Superficie | Emissività indicativa |
|---|---|
| Alluminio lucidato | 0,05 |
| Alluminio ossidato | 0,2 – 0,3 |
| Superficie verniciata (il colore è irrilevante) | 0,85 – 0,95 |
| Superficie anodizzata | 0,8 – 0,9 |
Fra metallo lucido e superficie verniciata c'è un fattore quindici. Verniciare un dissipatore può essere più efficace che aggiungere alette.
La scelta del modello
Irraggiamento superficie-superficie (fluido trasparente): gli approcci basati sui fattori di vista sono appropriati e necessari negli ambienti chiusi.
Mezzo partecipante (prodotti di combustione, vapore acqueo, fuliggine): l'irraggiamento del gas va messo in conto, e nelle camere di combustione governa il flusso termico a parete.
Carico solare: per le apparecchiature all'aperto, le componenti diretta e diffusa vanno definite separatamente.
Che cosa va nella relazione
Se l'irraggiamento è stato incluso, la motivazione in caso contrario, e i valori di emissività usati. «L'irraggiamento è stato trascurato» non basta da solo; va dichiarato perché poteva essere trascurato.
Riferimenti
- 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.