Che cos'è l'ingegneria termica?
L'ingegneria termica è un ampio campo dell'ingegneria che comprende tecnologie che si occupano di sistemi di riscaldamento e raffreddamento, trasferimento di calore e meccanica dei fluidi. Gli strumenti che controllano la temperatura sono essenziali in molte aree, incluso il settore dell'energia elettrica; l'industria automobilistica; e l'industria del riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC). I principi dell'ingegneria termica sono anche cruciali per il funzionamento di veicoli e altre macchine.
Il trasferimento di calore è una delle principali preoccupazioni nel campo dell'ingegneria termica. Il trasferimento di energia, sotto forma di calore, attraverso diverse regioni fisiche è scambiatore di calore. Quando un'area ad alta temperatura si trova accanto a un'area a temperatura più bassa, il calore scorre naturalmente dalla regione a temperatura più elevata a quella a temperatura più bassa. Questo principio, noto come conduzione, viene utilizzato in molte impostazioni di ingegneria termica per aumentare o diminuire la temperatura di un sistema. L'isolamento, ad esempio, riduce al minimo la conduzione del calore e mantiene le regioni di temperatura relativamente distinte.
Il riscaldamento e il raffreddamento di liquidi è importante in molti contesti industriali e costituisce un altro ramo dell'ingegneria termica. Un ingegnere in questo campo deve anche comprendere la fluidodinamica. Il refrigerante, una sostanza refrigerante, viene utilizzato per ridurre la temperatura dei processi e prevenire il surriscaldamento. L'ebollizione è un altro metodo utilizzato per creare vapore che può essere condensato nella raffinazione di un prodotto chimico. Lo studio di questi processi aiuta gli ingegneri termici a determinare la regolazione ottimale della temperatura in ciascun caso.
L'ingegneria termica ha applicazioni anche al di fuori degli impianti industriali. Un esempio è l'industria HVAC, che si occupa di refrigerazione, ventilazione e regolazione della temperatura all'interno degli edifici. Un edificio per uffici in un clima caldo e umido potrebbe aver bisogno di più ventilazione e aria condizionata per favorire il raffreddamento rispetto allo stesso edificio in un clima freddo. Gli esercizi commerciali come i ristoranti possono richiedere estesi sistemi di refrigerazione per la conservazione degli alimenti. Tutte queste considerazioni tecniche rientrerebbero nel campo dell'ingegneria termica.
Su scala ridotta, veicoli come le auto usano l'ingegneria termica nella loro funzione quotidiana. Il riscaldamento e il raffreddamento della vettura sono controllati da sistemi di gestione termica integrati nel design. Il trasferimento di calore, la fluidodinamica e altri principi dell'ingegneria termica sono all'opera nel raffreddamento del motore e nel mantenimento del flusso d'olio.
L'ingegneria termica è importante per la progettazione di quasi tutte le macchine. Gli elementi meccanici e i circuiti elettrici generano calore durante il funzionamento e l'accumulo di calore può spesso minacciare il dispositivo. Meccanismi di raffreddamento, di solito ventole o circolatori per liquidi, vengono aggiunti per compensare e aiutare a regolare la temperatura interna della macchina. I dispositivi che utilizzano questo principio includono computer e batterie per auto.