Τι είναι η θερμοδυναμική ανάλυση;

Η θερμοδυναμική ανάλυση χρησιμοποιείται από τους μηχανικούς για να αξιολογήσει τον τρόπο με τον οποίο η ενέργεια επηρεάζει την απόδοση των μηχανικών συστημάτων.Χρησιμοποιεί μαθηματικά μοντέλα για τον προσδιορισμό των επιπτώσεων των διαφορετικών εισροών ενέργειας και ορισμένων από τις ενεργειακές εξόδους που προκύπτουν από μια λειτουργία μηχανών.Οι μηχανικοί αναπτύσσουν μοντέλα για να απεικονίσουν τις μεταβλητές που έχουν άμεσο αντίκτυπο στον ενεργειακό κύκλο των συστημάτων.Τα κοινά συστήματα που αξιολογούνται με θερμοδυναμική ανάλυση είναι κινητήρες καύσης και κύκλοι ατμού.

Το μέρος μιας θερμοδυναμικής ανάλυσης εξετάζει τον τρόπο με τον οποίο η ενέργεια κινείται σε ένα μηχανικό σύστημα, όπως ένας κινητήρας.Εξηγεί πώς η ενέργεια αυτή προκαλεί την εκτέλεση του συστήματος.Για παράδειγμα, μια μηχανή καύσης οχημάτων, η ενέργεια που παράγεται από την καύση της βενζίνης αλληλεπιδρά με τα μέρη των κινητήρων, παράγοντας την ισχύ που απαιτείται για το αυτοκίνητο ή το φορτηγό να συνεχίσει να κινείται.Η θερμοδυναμική ανάλυση προσπαθεί να εξηγήσει πώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία.

Δεδομένου ότι οι διαφορετικές τιμές εισόδου ενέργειας, η θερμοδυναμική ανάλυση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό των περιοχών απόδοσης ενός μηχανικού συστήματος.Τα μαθηματικά μοντέλα κατασκευάζονται για τη δημιουργία ορισμένων παραμέτρων ή νόμων.Με απλά λόγια, αυτά τα μοντέλα εξηγούν πώς αν η ποσότητα ενέργειας x εισάγεται στο σύστημα, θα εκτελέσει σε επίπεδο Υ.Οι πιθανές αποκρίσεις μετριούνται επίσης σε θερμοδυναμική ανάλυση για τον προσδιορισμό των ορίων απόδοσης των συστημάτων.

Η αναλυτική διαδικασία καταρρέει και απομονώνει τις διάφορες πηγές ενέργειας που χρειάζεται ένα σύστημα για να παράγει ενέργεια.Εξετάζει πώς αλληλεπιδρούν αυτές οι πηγές ενέργειας μεταξύ τους σε κάθε βήμα της διαδικασίας.Και πάλι χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός αυτοκινήτου, κάθε σημαντικό στοιχείο του συστήματος mdash;όπως η βενζίνη, η πίεση και η θερμοκρασία mdash.θα διαχωριστεί και θα καθοριστεί σε ποιο σημείο ορισμένα στοιχεία και αλληλεπιδράσεις θα προκαλούσαν διαφορετικές αντιδράσεις στον κινητήρα.Για παράδειγμα, οι μηχανικοί γνωρίζουν ότι όταν θερμαίνεται η βενζίνη, η οποία ενεργοποιείται από τη διαδικασία ανάφλεξης των αυτοκινήτων, επεκτείνεται και καύσεις για να παρέχει στο όχημα τη δύναμη να κινηθεί.

Σε θερμοδυναμική ανάλυση, η απόδοση ενός μηχανικού συστήματος είναι συνήθωςχαρακτηρίζεται ως μια διαδικασία που χωρίζεται σε συγκεκριμένα βήματα.Ενώ τα ξεχωριστά βήματα θα βασίζονται συνήθως μεταξύ τους, ο καθένας εξετάζεται για να καθορίσει τον τρόπο με τον οποίο συμβάλλει στη λειτουργία του συστήματος και εάν επηρεάζει άμεσα την ποσότητα ισχύος που δημιουργεί το σύστημα.Από αυτά τα βήματα της διαδικασίας, οι μηχανικοί αναπτύσσουν ένα πιθανό μαθηματικό μοντέλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της απόδοσης.

Τα μαθηματικά μοντέλα που αναπτύσσονται οι μηχανικοί θα διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του μηχανικού συστήματος που αξιολογείται.Οι περισσότεροι περιλαμβάνουν αλγεβρικές εξισώσεις, καθώς μια θερμοδυναμική ανάλυση συχνά ασχολείται με ένα σύνολο γνωστών και άγνωστων μεταβλητών.Μπορούν να δημιουργηθούν αρκετές εξισώσεις για να εξηγηθούν η διασταυρωμένη διανομική του μηχανικού συστήματος και οι πηγές εξουσίας του.