Toplotna tehnika
Toplinska tehnika je specijalizirana poddisciplina strojarstva koja se bavi kretanjem i prijenosom toplinske energije. Energija se može prenositi između dva medija ili transformirati u druge oblike energije.
Aspekti toplinske tehnike
Toplinska tehnika uključuje termodinamiku, mehaniku tekućina te prijenos topline i mase. Ovo znanje je važno pri rukovanju gotovo svim strojevima. Sustavi se zagrijavaju od mehaničkih elemenata i električnih krugova. Ova toplina, ako se ne preusmjeri, može oštetiti sustav. Inženjeri topline rade na dizajnu uključivanja ventilatora ili cirkulacijskih pumpi za tekućinu za regulaciju unutarnje temperature uređaja. Računala i automobilske baterije dva su primjera ovog principa na djelu.
Termodinamika
Termodinamika je znanost o energiji, uključujući proizvodnju, skladištenje, prijenos i pretvorbu. Termodinamika, koja je grana i fizike i inženjerske znanosti, objašnjava učinke rada, topline i energije na sustav. Da bismo razumjeli termodinamiku, važno je razumjeti znanstveni zakon o očuvanju energije, koji kaže da se energija ne stvara niti uništava, već samo može promijeniti svoj oblik. Energija to čini u termodinamici putem prijenosa topline.
Mehanika fluida
Mehanika fluida bavi se tekućinama, plinovima i plazmom, uključujući kako funkcioniraju i kako reagiraju na sile koje se na njih primjenjuju. Ova se kategorija može raščlaniti na statiku fluida i dinamiku fluida. Statika fluida je kada fluidi miruju, dok se dinamika fluida bavi protokom fluida. Dinamika fluida je važno područje proučavanja i uključeno je u većinu industrijskih procesa, posebno onih koji uključuju prijenos topline.
Prijenos topline i prijenos mase
Inženjeri topline proučavaju prijenos topline, koji se tiče stvaranja, iskorištavanja, pretvorbe i izmjene topline između sustava. Prijenos topline podijeljen je u nekoliko mehanizama, uključujući:
Provođenje topline: Također se naziva i difuzija, provođenje topline je izravna izmjena kinetičke energije čestica između dva sustava kada je jedan sustav na različitoj temperaturi od drugog ili njegove okoline.
Konvekcija topline: Konvekcija topline uključuje prijenos mase s jednog područja na drugo. To se događa kada većina tekućine prenosi toplinu dok se materija unutar tekućine kreće.
Toplinsko zračenje: Toplinsko zračenje je prijenos topline elektromagnetskim zračenjem bez potrebe za prisutnošću tvari između sustava. Sunčeva svjetlost je dobar primjer zračenja.
Kako radi toplinska tehnika?
Mnogi pogoni za preradu koriste strojeve koji koriste prijenos topline. Inženjer topline odgovoran je za prijenos točne količine energije za rad stroja. Previše energije i komponente bi se mogle pregrijati i pokvariti. Premalo energije i cijeli bi se stroj mogao ugasiti.
Neki sustavi koji koriste prijenos topline i mogu zahtijevati toplinskog inženjera uključuju:
Motori s unutarnjim izgaranjem
Sustavi komprimiranog zraka
Rashladni sustavi, uključujući računalne čipove
Izmjenjivači topline
HVAC
Procesni grijači
Rashladni sustavi
Solarno grijanje
Toplinska izolacija
Termoelektrane
Što radi toplinski inženjer?
Inženjeri topline koriste svoje znanje termodinamike za stvaranje, održavanje ili popravak mehaničkih sustava. Sustavi obično uključuju proces koji prenosi toplinsku energiju u ili iz drugih oblika energije. Toplina se obično prenosi kroz tekućine, kao što su tekućine ili plinovi, pa je važno dobro poznavanje dinamike tekućina.&
Oni također rade na sustavima različitih razmjera, od iznimno velikih, poput motora aviona ili industrijskog grijača, do vrlo malih, poput elektronike. Ponekad toplinski inženjeri rade na teoretskim projektima umjesto da stvarno grade ili popravljaju dovršene sustave. Aktivnosti i odgovornosti mogu uključivati: