Co to jest analiza termodynamiczna?
Analiza termodynamiczna jest wykorzystywana przez inżynierów do oceny wpływu energii na działanie układów mechanicznych. Wykorzystuje modele matematyczne do określania skutków różnych nakładów energii i niektórych wyjść energii, które wynikają z działania maszyny. Inżynierowie opracowują modele ilustrujące zmienne, które mają bezpośredni wpływ na cykl energetyczny systemu. Typowe systemy, które są oceniane za pomocą analizy termodynamicznej, to silniki spalinowe i cykle parowe.
Część analizy termodynamicznej bada ruch energii w układzie mechanicznym, takim jak silnik. Wyjaśnia, jak ta energia powoduje działanie systemu. Na przykład silnik spalinowy pojazdu, energia wytwarzana przez spalanie benzyny oddziałuje z częściami silnika, wytwarzając moc potrzebną do poruszania się samochodu lub ciężarówki. Analiza termodynamiczna próbuje wyjaśnić, jak działa ten proces.
Biorąc pod uwagę różne wartości wejściowe energii, można zastosować analizę termodynamiczną do określenia zakresów wydajności układu mechanicznego. Modele matematyczne są konstruowane w celu ustalenia określonych parametrów lub praw. Mówiąc prościej, modele te wyjaśniają, w jaki sposób, jeśli ilość „x” energii zostanie wprowadzona do systemu, będzie ona działać na poziomie „y”. Potencjalne odpowiedzi są również mierzone w analizie termodynamicznej w celu ustalenia granic wydajności systemów.
Proces analityczny rozkłada się i izoluje różne źródła energii potrzebne systemowi do wytworzenia energii. Bada, w jaki sposób te źródła energii oddziałują ze sobą na każdym etapie procesu. Ponownie, używając przykładu silnika samochodowego, każdy główny element układu - taki jak benzyna, ciśnienie i temperatura - zostanie oddzielony i zostanie określone, w którym momencie pewne elementy i interakcje spowodują różne reakcje w silniku. Na przykład inżynierowie wiedzą, że gdy benzyna jest podgrzewana, co jest uruchamiane przez proces zapłonu samochodu, rozszerza się i pali, aby zapewnić pojazdowi siłę do poruszania się.
W analizie termodynamicznej działanie układu mechanicznego zwykle charakteryzuje się procesem, który dzieli się na określone etapy. Podczas gdy oddzielne etapy zwykle będą się wzajemnie opierać, każdy z nich jest badany w celu ustalenia, w jaki sposób przyczynia się on do działania systemu i czy wpływa bezpośrednio na ilość energii wytwarzanej przez system. Na podstawie tych etapów procesu inżynierowie opracowują prawdopodobny model matematyczny, którego można użyć do przewidywania wydajności.
Modele matematyczne opracowywane przez inżynierów będą się różnić w zależności od rodzaju ocenianego układu mechanicznego. Większość dotyczy równań algebraicznych, ponieważ analiza termodynamiczna często zajmuje się zestawem znanych i nieznanych zmiennych. Można stworzyć kilka równań w celu wyjaśnienia inter-dynamiki układu mechanicznego i jego źródeł mocy.