Vad är termodynamisk analys?
Termodynamisk analys används av ingenjörer för att utvärdera hur energi påverkar prestandan hos mekaniska system. Den använder matematiska modeller för att bestämma effekterna av olika energiingångar och några av de energiutgångar som följer av maskinens drift. Ingenjörer utvecklar modeller för att illustrera variabler som har en direkt inverkan på systemets energikrets. Vanliga system som utvärderas med en termodynamisk analys är förbränningsmotorer och ångcykler.
En del av en termodynamisk analys undersöker hur energi rör sig genom ett mekaniskt system, till exempel en motor. Det förklarar hur den energin får systemet att prestera. Till exempel samverkar ett fordons förbränningsmotor, den energi som produceras genom att bränna bensin med motordelarna, vilket ger den kraft som behövs för att bilen eller lastbilen ska kunna röra sig. Den termodynamiska analysen försöker förklara hur denna process fungerar.
Med tanke på olika energinmatningsvärden kan termodynamisk analys användas för att bestämma prestandaintervallen för ett mekaniskt system. Matematiska modeller är konstruerade för att fastställa vissa parametrar eller lagar. Enkelt uttryckt förklarar dessa modeller hur om "x" mängd energi läggs in i systemet, det kommer att fungera på "y" -nivå. Potentiella svar mäts också i en termodynamisk analys för att bestämma systemgränserna.
Den analytiska processen bryts ned och isolerar de olika energikällorna som ett system behöver för att producera kraft. Den undersöker hur dessa energikällor interagerar med varandra i varje steg i processen. Återigen genom att använda exemplet på en bilmotor skulle varje huvudelement i systemet - som bensin, tryck och temperatur - separeras och det skulle bestämmas vid vilken punkt vissa element och interaktioner skulle orsaka olika reaktioner i motorn. Till exempel vet ingenjörer att när bensinen värms, vilket utlöses av bilens tändningsprocess, expanderar den och förbränns för att förse fordonet med rörelsekraften.
I en termodynamisk analys karakteriseras vanligtvis ett mekaniskt systems prestanda som en process som är uppdelad i specifika steg. Medan de separata stegen vanligtvis kommer att bygga på varandra undersöks var och en för att bestämma hur det bidrar till driften av systemet och om det direkt påverkar mängden effekt som systemet genererar. Från dessa processsteg utvecklar ingenjörer en trolig matematisk modell som kan användas för att förutsäga prestanda.
De matematiska modeller som ingenjörer utvecklar kommer att variera beroende på vilken typ av mekaniskt system som utvärderas. De flesta involverar algebraiska ekvationer eftersom en termodynamisk analys ofta handlar om en uppsättning kända och okända variabler. Flera ekvationer kan skapas för att förklara interdynamiken i det mekaniska systemet och dess kraftkällor.