Что такое термодинамический анализ?

Термодинамический анализ используется инженерами для оценки того, как энергия влияет на производительность механических систем. Он использует математические модели для определения влияния различных входов энергии и некоторых выходов энергии, которые являются результатом работы машины. Инженеры разрабатывают модели, чтобы проиллюстрировать переменные, которые напрямую влияют на энергетический цикл системы. Распространенными системами, которые оцениваются с помощью термодинамического анализа, являются двигатели внутреннего сгорания и паровые циклы.

Часть термодинамического анализа исследует, как энергия движется через механическую систему, такую ​​как двигатель. Это объясняет, как эта энергия заставляет систему работать. Например, двигатель внутреннего сгорания транспортного средства, энергия, вырабатываемая при сжигании бензина, взаимодействует с частями двигателя, производя мощность, необходимую для движения автомобиля или грузовика. Термодинамический анализ пытается объяснить, как работает этот процесс.

Учитывая различные значения потребляемой энергии, термодинамический анализ может использоваться для определения диапазонов производительности механической системы. Математические модели построены, чтобы установить определенные параметры или законы. Проще говоря, эти модели объясняют, как, если в систему вводится «x» количество энергии, оно будет работать на уровне «y». Потенциальные реакции также измеряются в термодинамическом анализе для определения пределов производительности систем.

Аналитический процесс ломается и изолирует различные источники энергии, которые нужны системе для производства энергии. Он исследует, как эти источники энергии взаимодействуют друг с другом на каждом этапе процесса. Опять же, на примере автомобильного двигателя, каждый основной элемент системы, такой как бензин, давление и температура, будет разделен, и будет определено, в какой момент определенные элементы и взаимодействия будут вызывать различные реакции в двигателе. Например, инженеры знают, что при нагревании бензина, который запускается процессом зажигания автомобиля, он расширяется и сгорает, чтобы дать автомобилю возможность двигаться.

В термодинамическом анализе производительность механической системы обычно характеризуется как процесс, который разделен на конкретные этапы. Несмотря на то, что отдельные этапы обычно основываются друг на друге, каждый из них исследуется, чтобы определить, как он влияет на работу системы и влияет ли он непосредственно на количество энергии, которое генерирует система. На этих этапах процесса инженеры разрабатывают вероятную математическую модель, которую можно использовать для прогнозирования производительности.

Математические модели, которые разрабатывают инженеры, будут различаться в зависимости от типа оцениваемой механической системы. Большинство из них включают алгебраические уравнения, так как термодинамический анализ часто имеет дело с набором известных и неизвестных переменных. Несколько уравнений могут быть созданы, чтобы объяснить взаимную динамику механической системы и ее источников энергии.