Learn Thermal Engineering

راهنمای مهندسی حرارتی، سوالات متداول و موارد دیگر را با جزئیات آسان و ساده بیاموزید.

مهندسی حرارتی

مهندسی حرارتی زیرشاخه تخصصی مهندسی مکانیک است که با حرکت انرژی گرمایی و انتقال سروکار دارد. انرژی می تواند بین دو محیط منتقل شود یا به اشکال دیگر انرژی تبدیل شود.

جنبه های مهندسی حرارتی

مهندسی حرارتی شامل ترمودینامیک، مکانیک مایعات و انتقال گرما و جرم است. این دانش هنگام کار با هر ماشینی مهم است. سیستم ها تجمع گرما را از عناصر مکانیکی و مدارهای الکتریکی تجربه می کنند. این گرما در صورت عدم هدایت مجدد می تواند به سیستم آسیب برساند. مهندسان حرارتی کار می کنند که شامل فن ها یا گردشگرهای مایع برای تنظیم دمای داخلی دستگاه باشد. کامپیوتر و باتری ماشین دو نمونه از این اصل در عمل هستند.

ترمودینامیک

ترمودینامیک علم انرژی شامل تولید، ذخیره سازی، انتقال و تبدیل است. ترمودینامیک که شاخه ای از علم فیزیک و مهندسی است، اثرات کار، گرما و انرژی را بر روی یک سیستم توضیح می دهد. برای درک ترمودینامیک، درک قانون علمی در مورد بقای انرژی مهم است، که بیان می کند انرژی نه ایجاد می شود و نه از بین می رود، فقط می تواند شکل آن را تغییر دهد. انرژی این کار را در ترمودینامیک از طریق انتقال گرما انجام می دهد.

مکانیک سیالات

مکانیک سیالات به مایعات، گازها و پلاسماها، از جمله نحوه عملکرد آنها و نحوه واکنش آنها به نیروهای وارد شده به آنها، مربوط می شود. این دسته را می توان به استاتیک سیالات و دینامیک سیالات تقسیم کرد. استاتیک سیالات زمانی است که سیالات در حال استراحت هستند در حالی که دینامیک سیالات با جریان سیال سروکار دارد. دینامیک سیالات یک زمینه مهم مطالعه است و در اکثر فرآیندهای صنعتی، به ویژه فرآیندهایی که شامل انتقال گرما هستند، گنجانده شده است.

انتقال گرما و انتقال جرم

مهندسان حرارتی انتقال حرارت را مطالعه می کنند که به ایجاد، استفاده، تبدیل و تبادل گرما بین سیستم ها مربوط می شود. انتقال حرارت به چندین مکانیسم تقسیم می شود که عبارتند از:

رسانش گرما: که انتشار گرما نیز نامیده می شود، رسانش گرما تبادل مستقیم انرژی جنبشی ذرات بین دو سیستم است، زمانی که یک سیستم در دمای متفاوتی با دیگری یا محیط اطراف آن قرار دارد.

همرفت حرارتی: همرفت حرارتی شامل انتقال جرم از یک ناحیه به ناحیه دیگر است. زمانی اتفاق می‌افتد که بخش عمده‌ای از یک سیال گرما را با حرکت ماده درون سیال منتقل می‌کند.

تابش حرارتی: تابش حرارتی انتقال حرارت توسط تابش الکترومغناطیسی بدون نیاز به وجود ماده بین سیستم ها است. آفتاب نمونه خوبی از تشعشعات است.

مهندسی حرارتی چگونه کار می کند؟

بسیاری از کارخانه های فرآوری از ماشین هایی استفاده می کنند که از انتقال حرارت استفاده می کنند. مهندس حرارت مسئول اطمینان از انتقال انرژی مناسب برای عملکرد دستگاه است. انرژی بیش از حد و قطعات ممکن است بیش از حد گرم شوند و از کار بیفتند. انرژی خیلی کم و کل دستگاه ممکن است خاموش شود.

برخی از سیستم هایی که از انتقال حرارت استفاده می کنند و ممکن است به مهندس حرارتی نیاز داشته باشند عبارتند از:

موتورهای احتراقی

سیستم های هوای فشرده

سیستم های خنک کننده، از جمله برای تراشه های کامپیوتری

مبدل های حرارتی

تهویه مطبوع

بخاری های فرآیندی

سیستم های تبرید

گرمای خورشیدی

عایق حرارتی

نیروگاه های حرارتی

مهندس حرارتی چه می کند؟

مهندسان حرارت از پیشینه خود در ترمودینامیک برای ایجاد، نگهداری یا تعمیر سیستم های مکانیکی استفاده می کنند. این سیستم ها معمولاً شامل فرآیندی هستند که انرژی گرمایی را به سایر اشکال انرژی منتقل یا خارج می کند. گرما معمولاً از طریق سیالات مانند مایعات یا گازها منتقل می شود، بنابراین دانش قوی از دینامیک سیالات مهم است.

آنها همچنین روی سیستم هایی در مقیاس های مختلف کار می کنند، از بسیار بزرگ، مانند موتور هواپیما یا بخاری صنعتی، تا بسیار کوچک، مانند الکترونیک. گاهی اوقات مهندسان حرارتی به جای ساختن یا تعمیر سیستم های تکمیل شده، روی پروژه های تئوری کار می کنند. فعالیت ها و مسئولیت ها ممکن است شامل موارد زیر باشد: