Co to jest inżynieria cieplna?

Inżynieria cieplna jest szeroką dziedziną inżynierii, która obejmuje technologie dotyczące systemów ogrzewania i chłodzenia, transferu ciepła i mechaniki płynów. Przyrządy kontrolujące temperaturę są niezbędne w wielu obszarach, w tym w energetyce; przemysł samochodowy; oraz przemysł grzewczy, wentylacyjny i klimatyzacyjny (HVAC). Zasady inżynierii termicznej są również kluczowe dla eksploatacji pojazdów i innych maszyn.

Wymiana ciepła jest poważnym problemem w dziedzinie inżynierii cieplnej. Przenoszenie energii w postaci ciepła przez różne obszary fizyczne jest przenoszeniem ciepła. Gdy obszar o wysokiej temperaturze znajduje się obok obszaru o niższej temperaturze, ciepło naturalnie przepływa z obszaru o wyższej temperaturze do obszaru o niższej temperaturze. Ta zasada, znana jako przewodnictwo, jest stosowana w wielu ustawieniach inżynierii cieplnej w celu zwiększenia lub zmniejszenia temperatury systemu. Na przykład izolacja minimalizuje przewodzenie ciepła i utrzymuje regiony temperaturowe stosunkowo odrębne.

Ogrzewanie i chłodzenie cieczy jest ważne w wielu warunkach przemysłowych i stanowi kolejną gałąź inżynierii cieplnej. Inżynier w tej dziedzinie musi również zrozumieć dynamikę płynów. Płyn chłodzący, substancja chłodząca, służy do obniżania temperatury procesów i zapobiegania przegrzaniu. Gotowanie to kolejna metoda stosowana do wytwarzania pary, która może ulec kondensacji podczas rafinacji produktu chemicznego. Badanie tych procesów pomaga inżynierom termicznym określić optymalną regulację temperatury w każdym przypadku.

Inżynieria cieplna ma również zastosowanie poza zakładami przemysłowymi. Przykładem jest przemysł HVAC, który zajmuje się chłodnictwem, wentylacją i regulacją temperatury w budynkach. Budynek biurowy w gorącym i wilgotnym klimacie może wymagać większej wentylacji i klimatyzacji, aby promować chłodzenie niż ten sam budynek w zimnym klimacie. Obiekty handlowe, takie jak restauracje, mogą wymagać rozbudowanych systemów chłodniczych do przechowywania żywności. Wszystkie te względy techniczne należałyby do dziedziny inżynierii cieplnej.

Na mniejszą skalę pojazdy takie jak samochody wykorzystują technikę termiczną w swojej codziennej funkcji. Ogrzewanie i chłodzenie samochodu jest kontrolowane przez zintegrowane z projektem systemy zarządzania ciepłem. Przenoszenie ciepła, dynamika płynów i inne zasady inżynierii termicznej działają przy chłodzeniu silnika i utrzymywaniu przepływu oleju.

Inżynieria termiczna jest ważna przy projektowaniu prawie każdej maszyny. Elementy mechaniczne i obwody elektryczne wytwarzają ciepło podczas pracy, a gromadzenie się ciepła często może zagrozić urządzeniu. Mechanizmy chłodzenia, zwykle wentylatory lub cyrkulatory cieczy, są dodawane w celu kompensacji i pomocy w regulacji wewnętrznej temperatury maszyny. Urządzenia korzystające z tej zasady obejmują komputery i akumulatory samochodowe.