Effetto camino

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Nel disegno viene illustrato come la differenza di pressione tra base e cima di una ciminiera causi il fenomeno di aspirazione che prende il nome di "effetto camino".

L'effetto camino si basa sul fenomeno fisico della dilatazione dei gas con il riscaldamento e grazie al quale è possibile smaltire verso l'esterno, attraverso la canna fumaria, i residui della combustione prodotti da un camino o anche da una ciminiera. Ovvero l’effetto camino è un fenomeno di ventilazione naturale all'interno di un edificio, causato da differenze di pressione,dovute a differenti densità dell'aria causa delle diverse temperature dei fluidi, per cui l'aria calda meno densa tende a risalire ingenerando una depressione a valle e richiamando aria fredda più densa (moti convettivi).

Funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

L'effetto camino viene realizzato facendo in modo che un compartimento ad elevata temperatura comunichi con un ambiente a temperatura più bassa, posto ad un'altezza maggiore. Il gas o miscela gassosa (ad esempio aria) all'interno del condotto verticale si trova dunque in una condizione di elevata temperatura nella parte più bassa del condotto e a temperatura minore nella parte alta.

Si supponga che inizialmente il gas si trovi alla stessa temperatura e che a partire da un certo istante iniziale nella parte più bassa del condotto la temperatura viene aumentata (ad esempio accendendo un focolare).

Per la legge dei gas ideali, la densità di un gas aumenta all'aumentare della temperatura, per cui il gas che si trova nella parte bassa del condotto tende a spostarsi verso l'alto a causa della forza di galleggiamento. A causa di tale spostamento, il gas caldo esce dalla parte alta del condotto e viene rimpiazzato da gas fresco che entra dall'apertura nella parte bassa del condotto; tale gas fresco si riscalda dopo essere entrato nel condotto e in questo modo il moto convettivo del gas continua finché la sorgente di calore non cessa la sua azione (ad esempio finché non si esaurisce il combustibile).

L'aumento della densità del gas che si riscalda nella parte bassa del condotto è associata inoltre ad un aumento di pressione del gas; infatti nella parte bassa del camino il gas tende a espandersi poiché si trova ad elevata temperatura, ma il gas che si trova nella parte alta del condotto, trovandosi ad una temperatura più bassa, non è soggetto a tale variazione di densità, per cui ostacola l'espansione del gas che si trova più un basso, che per tale motivo innalza la propria pressione quanto basta per vincere la resistenza fornita dal gas presente nella parte alta. Tale variazione di pressione agli estremi del condotto può essere ricavata dalla seguente formula:

\Delta P =\; C\, a\; h\; \bigg(\frac {1}{T_ext} - \frac {1}{T_int}\bigg)

dove:

  • ΔP è la variazione di pressione, misurata in pascal
  • C è una costante pari a 0.0342
  • a è il valore della pressione atmosferica, misurata in pascal
  • h è l'altezza del condotto verticale, misurata in metri
  • Text è la temperatura assoluta all'esterno del condotto, misurata in kelvin
  • Tint è la temperatura assoluta all'interno del condotto, misurata in kelvin.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

L'effetto camino viene applicato sia in ambito domestico sia in ambito industriale. È infatti alla base del funzionamento del comune caminetto e delle ciminiere industriali.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]