Learn Thermal Engineering

Scopri la guida all'ingegneria termica, le domande frequenti e molto altro in modo semplice e dettagliato.

Ingegneria termica

L'ingegneria termica è una sotto-disciplina specializzata dell'ingegneria meccanica che si occupa del movimento dell'energia termica e del trasferimento. L'energia può essere trasferita tra due mezzi o trasformata in altre forme di energia.

Aspetti di ingegneria termica

L'ingegneria termica coinvolge la termodinamica, la meccanica dei liquidi e il trasferimento di calore e massa. Questa conoscenza è importante quando si utilizza quasi qualsiasi macchina. I sistemi sperimentano l'accumulo di calore da elementi meccanici e circuiti elettrici. Questo calore, se non reindirizzato, può danneggiare il sistema. Gli ingegneri termici lavorano per progettare l'inclusione di ventole o circolatori di liquido per regolare la temperatura interna del dispositivo. I computer e le batterie per auto sono due esempi di questo principio in azione.

Termodinamica

La termodinamica è la scienza dell'energia, compresa la produzione, lo stoccaggio, il trasferimento e la conversione. La termodinamica, che è una branca della fisica e della scienza ingegneristica, spiega gli effetti del lavoro, del calore e dell'energia su un sistema. Per comprendere la termodinamica, è importante comprendere la legge scientifica sulla conservazione dell'energia, la quale afferma che l'energia non si crea né si distrugge ma può solo cambiare forma. L'energia fa questo in termodinamica attraverso il trasferimento di calore.

Meccanica dei fluidi

La meccanica dei fluidi riguarda liquidi, gas e plasmi, compreso il modo in cui funzionano e come reagiscono alle forze loro applicate. Questa categoria può essere suddivisa in fluidostatica e fluidodinamica. La statica dei fluidi è quando i fluidi sono a riposo mentre la dinamica dei fluidi si occupa del flusso dei fluidi. La fluidodinamica è un importante campo di studio ed è inclusa nella maggior parte dei processi industriali, in particolare quelli che comportano il trasferimento di calore.

Trasferimento di calore e trasferimento di massa

Gli ingegneri termici studiano il trasferimento di calore, che riguarda la creazione, l'utilizzo, la conversione e lo scambio di calore tra i sistemi. Il trasferimento di calore è suddiviso in diversi meccanismi, tra cui:

Conduzione del calore: chiamata anche diffusione, la conduzione del calore è lo scambio diretto di energia cinetica di particelle tra due sistemi quando un sistema si trova a una temperatura diversa da un altro o dall'ambiente circostante.

Convezione termica: la convezione termica comporta il trasferimento di massa da un'area all'altra. Si verifica quando la maggior parte di un fluido trasferisce calore mentre la materia all'interno del fluido si muove.

Radiazione termica: la radiazione termica è il trasferimento di calore mediante radiazione elettromagnetica senza la necessità che la materia sia presente tra i sistemi. La luce del sole è un buon esempio di radiazione.

Come funziona l'ingegneria termica?

Molti impianti di lavorazione utilizzano macchine che utilizzano il trasferimento di calore. L'ingegnere termico è responsabile di garantire che venga trasferita la giusta quantità di energia per il funzionamento della macchina. Troppa energia e i componenti potrebbero surriscaldarsi e guastarsi. Troppa poca energia e l'intera macchina potrebbe spegnersi.

Alcuni sistemi che utilizzano il trasferimento di calore e potrebbero richiedere un ingegnere termico includono:

Motori a combustione

Impianti ad aria compressa

Sistemi di raffreddamento, anche per chip per computer

Scambiatori di calore

HVAC

Riscaldatori di processo

Sistemi di refrigerazione

Riscaldamento solare

Isolamento termico

Centrali termiche

Cosa fa un ingegnere termico?

Gli ingegneri termici utilizzano il loro background in termodinamica per creare, mantenere o riparare sistemi meccanici. I sistemi di solito implicano un processo che trasferisce l'energia termica dentro o fuori da altre forme di energia. Il calore viene tipicamente trasferito attraverso fluidi, come liquidi o gas, quindi è importante una profonda conoscenza della dinamica dei fluidi.&

Funzionano anche su sistemi di varie scale, da estremamente grandi, come un motore di aeroplano o un riscaldatore industriale, a molto piccoli, come all'interno dell'elettronica. A volte gli ingegneri termici lavorano su progetti teorici piuttosto che costruire o riparare effettivamente sistemi completati. Le attività e le responsabilità possono includere: