Hva er termodynamisk analyse?

Termodynamisk analyse brukes av ingeniører for å evaluere hvordan energi påvirker ytelsen til mekaniske systemer. Den bruker matematiske modeller for å bestemme effekten av forskjellige energiinnganger og noen av energiutgangene som følger av maskinens drift. Ingeniører utvikler modeller for å illustrere variablene som har en direkte innvirkning på systemets energisyklus. Vanlige systemer som blir evaluert med en termodynamisk analyse er forbrenningsmotorer og dampsykluser.

Deler av en termodynamisk analyse undersøker hvordan energi beveger seg gjennom et mekanisk system, for eksempel en motor. Det forklarer hvordan den energien får systemet til å prestere. For eksempel, et kjøretøys forbrenningsmotor, energien som produseres ved å forbrenne bensin, samhandler med motorens deler, og produserer kraften som trengs for at bilen eller lastebilen kan fortsette å bevege seg. Den termodynamiske analysen forsøker å forklare hvordan denne prosessen fungerer.

Gitt forskjellige energiinngangsverdier, kan termodynamisk analyse brukes til å bestemme ytelsesområdene til et mekanisk system. Matematiske modeller er konstruert for å etablere visse parametere eller lover. Enkelt sagt forklarer disse modellene hvordan hvis "x" mengde energi settes inn i systemet, vil den fungere på "y" -nivå. Potensielle responser blir også målt i en termodynamisk analyse for å bestemme ytelsesgrensene for systemer.

Den analytiske prosessen bryter sammen og isolerer de forskjellige energikildene som et system trenger for å produsere kraft. Den undersøker hvordan disse energikildene samhandler med hverandre på hvert trinn i prosessen. Igjen ved å bruke eksemplet på en bilmotor, ville hvert hovedelement i systemet - for eksempel bensin, trykk og temperatur - skilles fra hverandre, og det ville bli bestemt på hvilket tidspunkt visse elementer og interaksjoner ville forårsake forskjellige reaksjoner i motoren. For eksempel vet ingeniører at når bensinen varmes opp, og som utløses av bilens tenningsprosess, utvider den seg og forbrenner for å gi kjøretøyet bevegelseskraften.

I en termodynamisk analyse er ytelsen til et mekanisk system vanligvis karakterisert som en prosess som er separert i spesifikke trinn. Mens de separate trinnene typisk vil bygge på hverandre, blir hver enkelt undersøkt for å bestemme hvordan det bidrar til driften av systemet og om det direkte påvirker mengden strøm som systemet genererer. Fra disse prosesstrinnene utvikler ingeniører en sannsynlig matematisk modell som kan brukes til å forutsi ytelse.

De matematiske modellene som ingeniører utvikler vil variere avhengig av hvilken type mekanisk system som blir evaluert. De fleste involverer algebraiske ligninger siden en termodynamisk analyse ofte omhandler et sett med kjente og ukjente variabler. Flere ligninger kan lages for å forklare interdynamikken i det mekaniske systemet og dets kraftkilder.