Learn Thermal Engineering

Poznaj przewodnik po inżynierii cieplnej, często zadawane pytania i wiele więcej w łatwy i prosty sposób.

Inżynieria cieplna

Inżynieria cieplna to wyspecjalizowana poddyscyplina inżynierii mechanicznej, która zajmuje się ruchem i przenoszeniem energii cieplnej. Energia może być przenoszona między dwoma ośrodkami lub przekształcana w inne formy energii.

Aspekty inżynierii cieplnej

Inżynieria cieplna obejmuje termodynamikę, mechanikę cieczy oraz wymianę ciepła i masy. Ta wiedza jest ważna podczas obsługi prawie każdej maszyny. Systemy doświadczają gromadzenia się ciepła z elementów mechanicznych i obwodów elektrycznych. To ciepło, jeśli nie zostanie przekierowane, może uszkodzić system. Inżynierowie termiczni pracują nad zaprojektowaniem włączenia wentylatorów lub cyrkulatorów cieczy w celu regulacji wewnętrznej temperatury urządzenia. Komputery i akumulatory samochodowe to dwa przykłady zastosowania tej zasady.

Termodynamika

Termodynamika to nauka zajmująca się energią, w tym jej wytwarzaniem, magazynowaniem, przesyłaniem i konwersją. Termodynamika, która jest gałęzią zarówno fizyki, jak i inżynierii, wyjaśnia wpływ pracy, ciepła i energii na system. Aby zrozumieć termodynamikę, ważne jest zrozumienie naukowego prawa zachowania energii, które mówi, że energia nie jest tworzona ani niszczona, może jedynie zmieniać swoją postać. Energia robi to w termodynamice poprzez przenoszenie ciepła.

Mechanika płynów

Mechanika płynów dotyczy cieczy, gazów i plazmy, w tym ich funkcjonowania i reakcji na przyłożone do nich siły. Ta kategoria może być podzielona na statykę płynów i dynamikę płynów. Statyka płynów występuje, gdy płyny są w spoczynku, podczas gdy dynamika płynów dotyczy przepływu płynów. Dynamika płynów jest ważną dziedziną badań i jest uwzględniona w większości procesów przemysłowych, zwłaszcza tych związanych z przenoszeniem ciepła.

Przenikanie ciepła i przenoszenie masy

Inżynierowie cieplni badają wymianę ciepła, która dotyczy tworzenia, wykorzystania, konwersji i wymiany ciepła między systemami. Wymiana ciepła jest podzielona na kilka mechanizmów, w tym:

Przewodnictwo cieplne: Nazywane również dyfuzją, przewodnictwo cieplne to bezpośrednia wymiana energii kinetycznej cząstek między dwoma układami, gdy jeden układ ma inną temperaturę niż inny lub jego otoczenie.

Konwekcja ciepła: Konwekcja ciepła polega na przenoszeniu masy z jednego obszaru do drugiego. Występuje, gdy większość płynu przenosi ciepło, gdy porusza się materia w płynie.

Promieniowanie cieplne: Promieniowanie cieplne to przenoszenie ciepła przez promieniowanie elektromagnetyczne bez konieczności obecności materii między układami. Dobrym przykładem promieniowania jest światło słoneczne.

Jak działa inżynieria termiczna?

Wiele zakładów przetwórczych korzysta z maszyn wykorzystujących wymianę ciepła. Inżynier termiczny jest odpowiedzialny za zapewnienie odpowiedniej ilości energii do pracy maszyny. Zbyt dużo energii i komponenty mogą się przegrzać i ulec awarii. Za mało energii i cała maszyna mogłaby się wyłączyć.

Niektóre systemy, które wykorzystują wymianę ciepła i mogą wymagać inżyniera termicznego, obejmują:

Silniki spalinowe

Systemy sprężonego powietrza

Systemy chłodzenia, w tym do chipów komputerowych

Wymienniki ciepła

HVAC

Nagrzewnice procesowe

Systemy chłodnicze

Ogrzewanie solarne

Izolacja cieplna

Elektrownie cieplne

Co robi inżynier termiczny?

Inżynierowie cieplni wykorzystują swoje doświadczenie w termodynamice do tworzenia, konserwacji lub naprawy systemów mechanicznych. Systemy zwykle obejmują proces, który przenosi energię cieplną do lub z innych form energii. Ciepło jest zwykle przenoszone przez płyny, takie jak ciecze lub gazy, dlatego ważna jest dobra znajomość dynamiki płynów.&

Pracują również na systemach o różnej skali, od bardzo dużych, takich jak silnik samolotu lub grzejnik przemysłowy, do bardzo małych, takich jak elektronika. Czasami inżynierowie cieplni pracują nad projektami teoretycznymi, zamiast faktycznie budować lub naprawiać ukończone systemy. Działania i obowiązki mogą obejmować: