L’ingegneria termica è un ampio campo dell’ingegneria che comprende le tecnologie che si occupano di sistemi di riscaldamento e raffreddamento, trasferimento di calore e meccanica dei fluidi. Gli strumenti che controllano la temperatura sono essenziali in molte aree, inclusa l’industria dell’energia elettrica; l’industria automobilistica; e l’industria del riscaldamento, della ventilazione e del condizionamento dell’aria (HVAC). I principi dell’ingegneria termica sono fondamentali anche per il funzionamento di veicoli e altre macchine.
Il trasferimento di calore è una delle principali preoccupazioni all’interno del campo. Il trasferimento di energia, sotto forma di calore, attraverso diverse regioni fisiche è trasferimento di calore. Quando un’area ad alta temperatura è vicina a un’area a temperatura più bassa, il calore fluisce naturalmente dalla regione a temperatura più alta alla regione a temperatura più bassa. Questo principio, noto come conduzione, viene utilizzato in molti ambienti di ingegneria termica per aumentare o diminuire la temperatura di un sistema. L’isolamento, ad esempio, riduce al minimo la conduzione del calore e mantiene le regioni di temperatura relativamente distinte.
Il riscaldamento e il raffreddamento dei liquidi è importante in molti ambienti industriali e costituisce un’altra branca dell’ingegneria termica. Un ingegnere in questo campo deve comprendere anche la fluidodinamica. Il refrigerante, una sostanza refrigerante, viene utilizzato per ridurre la temperatura dei processi e prevenire il surriscaldamento. L’ebollizione è un altro metodo utilizzato per creare vapore che può essere condensato nella raffinazione di un prodotto chimico. Lo studio di questi processi aiuta gli ingegneri termici a determinare la regolazione ottimale della temperatura in ogni caso.
L’ingegneria termica ha applicazioni anche al di fuori degli impianti industriali. Un esempio è l’industria HVAC, che si occupa di refrigerazione, ventilazione e regolazione della temperatura all’interno degli edifici. Un edificio per uffici in un clima caldo e umido potrebbe aver bisogno di più ventilazione e aria condizionata per favorire il raffreddamento rispetto allo stesso edificio in un clima freddo. Gli stabilimenti commerciali come i ristoranti possono richiedere sistemi di refrigerazione estesi per la conservazione degli alimenti. Tutte queste considerazioni tecniche rientrerebbero nell’ambito di questo tipo di ingegneria.
Su scala ridotta, veicoli come le automobili utilizzano l’ingegneria termica nella loro funzione quotidiana. Il riscaldamento e il raffreddamento dell’auto sono controllati da sistemi di gestione termica integrati nel design. Il trasferimento di calore, la fluidodinamica e altri principi di ingegneria sono all’opera per raffreddare il motore e mantenere il flusso dell’olio.
L’ingegneria termica è importante per la progettazione di quasi tutte le macchine. Gli elementi meccanici e i circuiti elettrici generano calore durante il funzionamento e l’accumulo di calore può spesso minacciare il dispositivo. I meccanismi di raffreddamento, solitamente ventilatori o circolatori di liquido, vengono aggiunti per compensare e aiutare a regolare la temperatura interna della macchina. I dispositivi che utilizzano questo principio includono computer e batterie per auto.