Enginyeria tèrmica
L'enginyeria tèrmica és una subdisciplina especialitzada de l'enginyeria mecànica que s'ocupa del moviment i la transferència d'energia tèrmica. L'energia es pot transferir entre dos medis o transformar-se en altres formes d'energia.
Aspectes de l'enginyeria tèrmica
L'enginyeria tèrmica implica la termodinàmica, la mecànica de líquids i la transferència de calor i massa. Aquest coneixement és important quan s'utilitza gairebé qualsevol màquina. Els sistemes experimenten l'acumulació de calor a partir d'elements mecànics i circuits elèctrics. Aquesta calor, si no es redirigeix, pot danyar el sistema. Els enginyers tèrmics treballen per dissenyar la inclusió de ventiladors o circuladors de líquid per regular la temperatura interna del dispositiu. Els ordinadors i les bateries dels cotxes són dos exemples d'aquest principi en acció.
Termodinàmica
La termodinàmica és la ciència de l'energia, que inclou la producció, l'emmagatzematge, la transferència i la conversió. La termodinàmica, que és una branca tant de la física com de la ciència de l'enginyeria, explica els efectes del treball, la calor i l'energia en un sistema. Per entendre la termodinàmica, és important entendre la llei científica sobre la conservació de l'energia, que estableix que l'energia no es crea ni es destrueix sinó que només pot canviar la seva forma. L'energia ho fa en termodinàmica mitjançant la transferència de calor.
Mecànica de fluids
La mecànica de fluids es refereix als líquids, gasos i plasmes, incloent-hi com funcionen i com reaccionen a les forces que s'hi apliquen. Aquesta categoria es pot desglossar en estàtica de fluids i dinàmica de fluids. L'estàtica de fluids és quan els fluids estan en repòs mentre que la dinàmica de fluids tracta el flux de fluids. La dinàmica de fluids és un camp d'estudi important i s'inclou en la majoria de processos industrials, especialment aquells que impliquen la transferència de calor.
Transferència de calor i transferència de massa
Els enginyers tèrmics estudien la transferència de calor, que es refereix a la creació, utilització, conversió i intercanvi de calor entre sistemes. La transferència de calor es divideix en diversos mecanismes, entre ells:
Conducció de calor: També anomenada difusió, la conducció de calor és l'intercanvi directe d'energia cinètica de partícules entre dos sistemes quan un sistema es troba a una temperatura diferent de l'altre o del seu entorn.
Convecció de calor: la convecció de calor implica la transferència de massa d'una zona a una altra. Es produeix quan la major part d'un fluid transfereix calor a mesura que la matèria dins del fluid es mou.
Radiació tèrmica: La radiació tèrmica és la transferència de calor per radiació electromagnètica sense necessitat que hi hagi matèria entre sistemes. El sol és un bon exemple de radiació.
Com funciona l'enginyeria tèrmica?
Moltes plantes de processament utilitzen màquines que utilitzen la transferència de calor. L'enginyer tèrmic és responsable d'assegurar-se que es transfereix la quantitat adequada d'energia per al funcionament de la màquina. Massa energia i els components es poden sobreescalfar i fallar. Massa poca energia i tota la màquina es podria apagar.
Alguns sistemes que utilitzen la transferència de calor i poden requerir un enginyer tèrmic inclouen:
Motors de combustió
Sistemes d'aire comprimit
Sistemes de refrigeració, inclosos els xips d'ordinador
Bescanviadors de calor
HVAC
Escalfadors de procés
Sistemes de refrigeració
Calefacció solar
Aïllament tèrmic
Centrals tèrmiques
Què fa un enginyer tèrmic?
Els enginyers tèrmics utilitzen la seva formació en termodinàmica per crear, mantenir o reparar sistemes mecànics. Els sistemes solen implicar un procés que transfereix energia tèrmica cap a o fora d'altres formes d'energia. La calor es transfereix normalment a través de fluids, com ara líquids o gasos, per la qual cosa és important un bon coneixement de la dinàmica de fluids.&
També treballen en sistemes de diverses escales, des d'extremadament grans, com un motor d'avió o un escalfador industrial, fins a molt petits, com l'electrònica. De vegades, els enginyers tèrmics treballen en projectes teòrics en lloc de construir o reparar sistemes acabats. Les activitats i responsabilitats poden incloure:
Data d'actualització:
17 d’ag. 2024