Was ist Thermodynamische Analyse?
Mithilfe der thermodynamischen Analyse bewerten Ingenieure, wie sich Energie auf die Leistung mechanischer Systeme auswirkt. Dabei werden mathematische Modelle verwendet, um die Auswirkungen verschiedener Energieeinträge und einige der Energieausgaben zu bestimmen, die sich aus dem Betrieb einer Maschine ergeben. Ingenieure entwickeln Modelle, um die Variablen zu veranschaulichen, die sich direkt auf den Energiezyklus des Systems auswirken. Übliche Systeme, die mit einer thermodynamischen Analyse bewertet werden, sind Verbrennungsmotoren und Dampfkreisläufe.
Im Rahmen einer thermodynamischen Analyse wird untersucht, wie sich Energie in einem mechanischen System wie einem Motor bewegt. Es wird erklärt, wie diese Energie die Leistung des Systems bewirkt. Beispielsweise interagiert der Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs mit den Motorteilen und erzeugt so die Energie, die das Auto oder der LKW benötigt, um in Bewegung zu bleiben. Die thermodynamische Analyse versucht zu erklären, wie dieser Prozess funktioniert.
Mit Hilfe der thermodynamischen Analyse können bei unterschiedlichen Energieeintragswerten die Leistungsbereiche eines mechanischen Systems ermittelt werden. Mathematische Modelle werden konstruiert, um bestimmte Parameter oder Gesetze festzulegen. In einfachen Worten, diese Modelle erklären, wie, wenn "x" Energiemengen in das System eingegeben werden, diese auf "y" -Niveau ablaufen. Mögliche Reaktionen werden auch in einer thermodynamischen Analyse gemessen, um die Leistungsgrenzen von Systemen zu bestimmen.
Der Analyseprozess zerlegt und isoliert die verschiedenen Energiequellen, die ein System zur Stromerzeugung benötigt. Es wird untersucht, wie diese Energiequellen bei jedem Schritt des Prozesses miteinander interagieren. Wiederum am Beispiel eines Kraftfahrzeugmotors würde jedes Hauptelement des Systems - wie Benzin, Druck und Temperatur - getrennt und bestimmt, an welchem Punkt bestimmte Elemente und Wechselwirkungen unterschiedliche Reaktionen innerhalb des Motors hervorrufen würden. Ingenieure wissen beispielsweise, dass sich das Benzin, wenn es erhitzt wird, was durch den Zündvorgang des Autos ausgelöst wird, ausdehnt und verbrennt, um dem Fahrzeug die Kraft zu geben, sich zu bewegen.
In einer thermodynamischen Analyse wird die Leistung eines mechanischen Systems normalerweise als ein Prozess charakterisiert, der in bestimmte Schritte unterteilt ist. Während die einzelnen Schritte in der Regel aufeinander aufbauen, wird jeder einzelne untersucht, um festzustellen, wie er zum Betrieb des Systems beiträgt und ob er sich direkt auf die vom System erzeugte Energiemenge auswirkt. Aus diesen Prozessschritten entwickeln Ingenieure ein wahrscheinliches mathematisches Modell, das zur Vorhersage der Leistung verwendet werden kann.
Die von den Ingenieuren entwickelten mathematischen Modelle variieren je nach Art des zu bewertenden mechanischen Systems. Die meisten beinhalten algebraische Gleichungen, da sich eine thermodynamische Analyse häufig mit einer Reihe bekannter und unbekannter Variablen befasst. Es können mehrere Gleichungen erstellt werden, um die Interdynamik des mechanischen Systems und seiner Kraftquellen zu erklären.