الهندسة الحرارية
الهندسة الحرارية هي تخصص فرعي متخصص في الهندسة الميكانيكية يتعامل مع حركة الطاقة الحرارية ونقلها. يمكن نقل الطاقة بين وسيطين أو تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة.
جوانب الهندسة الحرارية
تتضمن الهندسة الحرارية الديناميكا الحرارية ، وميكانيكا السوائل ، ونقل الحرارة والكتلة. هذه المعرفة مهمة عند تشغيل أي آلة تقريبًا. تتعرض الأنظمة لتراكم الحرارة من العناصر الميكانيكية والدوائر الكهربائية. هذه الحرارة ، إذا لم يتم إعادة توجيهها ، يمكن أن تلحق الضرر بالنظام. يعمل المهندسون الحراريون على تصميم تضمين مراوح أو دائرات سائلة لتنظيم درجة الحرارة الداخلية للجهاز. تعد أجهزة الكمبيوتر وبطاريات السيارات مثالين على هذا المبدأ في العمل.
الديناميكا الحرارية
الديناميكا الحرارية هي علم الطاقة ، بما في ذلك الإنتاج والتخزين والنقل والتحويل. الديناميكا الحرارية ، وهي فرع من علوم الفيزياء والهندسة ، تشرح آثار العمل والحرارة والطاقة على النظام. لفهم الديناميكا الحرارية ، من المهم فهم القانون العلمي حول الحفاظ على الطاقة ، والذي ينص على أن الطاقة لا يتم إنشاؤها أو تدميرها يمكن فقط تغيير شكلها. تقوم الطاقة بهذا في الديناميكا الحرارية من خلال نقل الحرارة.
ميكانيكا الموائع
تتعلق ميكانيكا الموائع بالسوائل والغازات والبلازما ، بما في ذلك كيفية عملها وكيفية تفاعلها مع القوى المطبقة عليها. يمكن تقسيم هذه الفئة إلى إستاتيكا مائع وديناميكيات موائع. تحدث احصائيات الموائع عندما تكون السوائل في حالة راحة بينما تتعامل ديناميكيات الموائع مع تدفق السوائل. ديناميات الموائع هي مجال مهم للدراسة ويتم تضمينها في معظم العمليات الصناعية ، وخاصة تلك التي تنطوي على نقل الحرارة.
نقل الحرارة ونقل الكتلة
يدرس المهندسون الحراريون نقل الحرارة ، والذي يتعلق بإنشاء واستخدام وتحويل وتبادل الحرارة بين الأنظمة. ينقسم انتقال الحرارة إلى عدة آليات ، منها:
التوصيل الحراري: يسمى أيضًا بالانتشار ، التوصيل الحراري هو التبادل المباشر للطاقة الحركية للجسيمات بين نظامين عندما يكون أحد الأنظمة عند درجة حرارة مختلفة عن الآخر أو محيطه.
الحمل الحراري: يشمل الحمل الحراري نقل الكتلة من منطقة إلى أخرى. يحدث عندما ينقل الجزء الأكبر من السائل الحرارة كمادة داخل السائل.
الإشعاع الحراري: الإشعاع الحراري هو انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي دون الحاجة إلى وجود المادة بين الأنظمة. الشمس المشرقة هي مثال جيد للإشعاع.
كيف تعمل الهندسة الحرارية؟
تستخدم العديد من مصانع المعالجة آلات تستخدم نقل الحرارة. المهندس الحراري مسؤول عن ضمان نقل الكمية المناسبة من الطاقة لتشغيل الآلة. فالكثير من الطاقة والمكونات يمكن أن ترتفع درجة حرارتها وتفشل. القليل من الطاقة ويمكن للآلة بأكملها أن تغلق.
تتضمن بعض الأنظمة التي تستخدم نقل الحرارة وقد تتطلب مهندسًا حراريًا ما يلي:
محركات الاحتراق
أنظمة الهواء المضغوط
أنظمة التبريد ، بما في ذلك رقائق الكمبيوتر
المبادلات الحرارية
التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
سخانات عملية
أنظمة التبريد
التسخين بالطاقة الشمسية
العزل الحراري
محطات توليد الطاقة الحرارية
ماذا يفعل المهندس الحراري؟
يستخدم المهندسون الحراريون خلفيتهم في الديناميكا الحرارية لإنشاء الأنظمة الميكانيكية أو صيانتها أو إصلاحها. عادة ما تتضمن الأنظمة عملية تنقل الطاقة الحرارية إلى أو خارج أشكال الطاقة الأخرى. عادةً ما يتم نقل الحرارة من خلال السوائل ، مثل السوائل أو الغازات ، لذا فإن المعرفة القوية بديناميكيات السوائل أمر مهم. &
كما أنها تعمل على أنظمة بمقاييس مختلفة ، من كبيرة للغاية ، مثل محرك طائرة أو سخان صناعي ، إلى أنظمة صغيرة جدًا ، كما هو الحال داخل الإلكترونيات. يعمل المهندسون الحراريون أحيانًا في مشاريع نظرية بدلاً من بناء أو إصلاح الأنظمة المكتملة. قد تشمل الأنشطة والمسؤوليات ما يلي:
الهندسة الحرارية هي تخصص فرعي متخصص في الهندسة الميكانيكية يتعامل مع حركة الطاقة الحرارية ونقلها. يمكن نقل الطاقة بين وسيطين أو تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة.
جوانب الهندسة الحرارية
تتضمن الهندسة الحرارية الديناميكا الحرارية ، وميكانيكا السوائل ، ونقل الحرارة والكتلة. هذه المعرفة مهمة عند تشغيل أي آلة تقريبًا. تتعرض الأنظمة لتراكم الحرارة من العناصر الميكانيكية والدوائر الكهربائية. هذه الحرارة ، إذا لم يتم إعادة توجيهها ، يمكن أن تلحق الضرر بالنظام. يعمل المهندسون الحراريون على تصميم تضمين مراوح أو دائرات سائلة لتنظيم درجة الحرارة الداخلية للجهاز. تعد أجهزة الكمبيوتر وبطاريات السيارات مثالين على هذا المبدأ في العمل.
الديناميكا الحرارية
الديناميكا الحرارية هي علم الطاقة ، بما في ذلك الإنتاج والتخزين والنقل والتحويل. الديناميكا الحرارية ، وهي فرع من علوم الفيزياء والهندسة ، تشرح آثار العمل والحرارة والطاقة على النظام. لفهم الديناميكا الحرارية ، من المهم فهم القانون العلمي حول الحفاظ على الطاقة ، والذي ينص على أن الطاقة لا يتم إنشاؤها أو تدميرها يمكن فقط تغيير شكلها. تقوم الطاقة بهذا في الديناميكا الحرارية من خلال نقل الحرارة.
ميكانيكا الموائع
تتعلق ميكانيكا الموائع بالسوائل والغازات والبلازما ، بما في ذلك كيفية عملها وكيفية تفاعلها مع القوى المطبقة عليها. يمكن تقسيم هذه الفئة إلى إستاتيكا مائع وديناميكيات موائع. تحدث احصائيات الموائع عندما تكون السوائل في حالة راحة بينما تتعامل ديناميكيات الموائع مع تدفق السوائل. ديناميات الموائع هي مجال مهم للدراسة ويتم تضمينها في معظم العمليات الصناعية ، وخاصة تلك التي تنطوي على نقل الحرارة.
نقل الحرارة ونقل الكتلة
يدرس المهندسون الحراريون نقل الحرارة ، والذي يتعلق بإنشاء واستخدام وتحويل وتبادل الحرارة بين الأنظمة. ينقسم انتقال الحرارة إلى عدة آليات ، منها:
التوصيل الحراري: يسمى أيضًا بالانتشار ، التوصيل الحراري هو التبادل المباشر للطاقة الحركية للجسيمات بين نظامين عندما يكون أحد الأنظمة عند درجة حرارة مختلفة عن الآخر أو محيطه.
الحمل الحراري: يشمل الحمل الحراري نقل الكتلة من منطقة إلى أخرى. يحدث عندما ينقل الجزء الأكبر من السائل الحرارة كمادة داخل السائل.
الإشعاع الحراري: الإشعاع الحراري هو انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي دون الحاجة إلى وجود المادة بين الأنظمة. الشمس المشرقة هي مثال جيد للإشعاع.
كيف تعمل الهندسة الحرارية؟
تستخدم العديد من مصانع المعالجة آلات تستخدم نقل الحرارة. المهندس الحراري مسؤول عن ضمان نقل الكمية المناسبة من الطاقة لتشغيل الآلة. فالكثير من الطاقة والمكونات يمكن أن ترتفع درجة حرارتها وتفشل. القليل من الطاقة ويمكن للآلة بأكملها أن تغلق.
تتضمن بعض الأنظمة التي تستخدم نقل الحرارة وقد تتطلب مهندسًا حراريًا ما يلي:
محركات الاحتراق
أنظمة الهواء المضغوط
أنظمة التبريد ، بما في ذلك رقائق الكمبيوتر
المبادلات الحرارية
التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
سخانات عملية
أنظمة التبريد
التسخين بالطاقة الشمسية
العزل الحراري
محطات توليد الطاقة الحرارية
ماذا يفعل المهندس الحراري؟
يستخدم المهندسون الحراريون خلفيتهم في الديناميكا الحرارية لإنشاء الأنظمة الميكانيكية أو صيانتها أو إصلاحها. عادة ما تتضمن الأنظمة عملية تنقل الطاقة الحرارية إلى أو خارج أشكال الطاقة الأخرى. عادةً ما يتم نقل الحرارة من خلال السوائل ، مثل السوائل أو الغازات ، لذا فإن المعرفة القوية بديناميكيات السوائل أمر مهم. &
كما أنها تعمل على أنظمة بمقاييس مختلفة ، من كبيرة للغاية ، مثل محرك طائرة أو سخان صناعي ، إلى أنظمة صغيرة جدًا ، كما هو الحال داخل الإلكترونيات. يعمل المهندسون الحراريون أحيانًا في مشاريع نظرية بدلاً من بناء أو إصلاح الأنظمة المكتملة. قد تشمل الأنشطة والمسؤوليات ما يلي:
المزيد
