Toplotna tehnika
Toplotna tehnika je specializirana poddisciplina strojništva, ki obravnava gibanje in prenos toplotne energije. Energija se lahko prenaša med dvema medijema ali pa se pretvori v druge oblike energije.
Vidiki toplotne tehnike
Toplotna tehnika vključuje termodinamiko, mehaniko tekočin ter prenos toplote in mase. To znanje je pomembno pri upravljanju skoraj vseh strojev. Sistemi se segrevajo zaradi mehanskih elementov in električnih tokokrogov. Če se ta toplota ne preusmeri, lahko poškoduje sistem. Toplotni inženirji načrtujejo vključitev ventilatorjev ali tekočinskih krožnikov za uravnavanje notranje temperature naprave. Računalniki in avtomobilske baterije so dva primera tega načela v akciji.
Termodinamika
Termodinamika je veda o energiji, vključno s proizvodnjo, shranjevanjem, prenosom in pretvorbo. Termodinamika, ki je veja tako fizike kot tehnike, pojasnjuje učinke dela, toplote in energije na sistem. Da bi razumeli termodinamiko, je pomembno razumeti znanstveni zakon o ohranjanju energije, ki pravi, da energija ni ustvarjena niti uničena, ampak lahko le spremeni svojo obliko. Energija to počne v termodinamiki s prenosom toplote.
Mehanika tekočin
Mehanika tekočin obravnava tekočine, pline in plazmo, vključno z njihovim delovanjem in odzivom na sile, ki delujejo nanje. To kategorijo lahko razdelimo na statiko tekočin in dinamiko tekočin. Statika tekočin je stanje, ko tekočine mirujejo, medtem ko se dinamika tekočin ukvarja s pretokom tekočin. Dinamika tekočin je pomembno študijsko področje in je vključena v večino industrijskih procesov, zlasti tistih, ki vključujejo prenos toplote.
Prenos toplote in mase
Toplotni inženirji preučujejo prenos toplote, ki zadeva ustvarjanje, uporabo, pretvorbo in izmenjavo toplote med sistemi. Prenos toplote je razdeljen na več mehanizmov, vključno z:
Toplotna prevodnost: toplotna prevodnost, imenovana tudi difuzija, je neposredna izmenjava kinetične energije delcev med dvema sistemoma, ko ima en sistem drugačno temperaturo od drugega ali njegove okolice.
Toplotna konvekcija: Toplotna konvekcija vključuje prenos mase z enega območja na drugo. Pojavi se, ko večji del tekočine prenaša toploto, ko se snov v tekočini premika.
Toplotno sevanje: Toplotno sevanje je prenos toplote z elektromagnetnim sevanjem brez potrebe po prisotnosti snovi med sistemi. Sonce je dober primer sevanja.
Kako deluje toplotna tehnika?
Veliko predelovalnih obratov uporablja stroje, ki uporabljajo prenos toplote. Toplotnik je odgovoren za zagotavljanje prenosa prave količine energije za delovanje stroja. Preveč energije in komponente bi se lahko pregrele in odpovedale. Premalo energije in celoten stroj bi se lahko ugasnil.
Nekateri sistemi, ki uporabljajo prenos toplote in morda zahtevajo toplotnega inženirja, vključujejo:
Motorji z notranjim zgorevanjem
Sistemi stisnjenega zraka
Hladilni sistemi, tudi za računalniške čipe
Toplotni izmenjevalci
HVAC
Procesni grelniki
Hladilni sistemi
Ogrevanje s sončno energijo
Toplotna izolacija
Termoelektrarne
Kaj počne toplotni inženir?
Inženirji toplote uporabljajo svoje ozadje termodinamike za ustvarjanje, vzdrževanje ali popravilo mehanskih sistemov. Sistemi običajno vključujejo proces, ki prenaša toplotno energijo v druge oblike energije ali iz njih. Toplota se običajno prenaša skozi tekočine, kot so tekočine ali plini, zato je dobro poznavanje dinamike tekočin pomembno.&
Delujejo tudi na sistemih različnih velikosti, od izjemno velikih, kot je letalski motor ali industrijski grelec, do zelo majhnih, kot je elektronika. Včasih toplotni inženirji delajo na teoretičnih projektih, namesto da dejansko gradijo ali popravljajo dokončane sisteme. Dejavnosti in odgovornosti lahko vključujejo:
Posodobljeno dne
17. avg. 2024