Le génie thermique est un vaste domaine de l’ingénierie qui englobe les technologies relatives aux systèmes de chauffage et de refroidissement, au transfert de chaleur et à la mécanique des fluides. Les instruments qui contrôlent la température sont essentiels dans de nombreux domaines, y compris l’industrie de l’énergie électrique ; l’industrie automobile; et l’industrie du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (CVC). Les principes de l’ingénierie thermique sont également cruciaux pour le fonctionnement des véhicules et autres machines.
Le transfert de chaleur est une préoccupation majeure dans le domaine. Le transfert d’énergie, sous forme de chaleur, à travers différentes régions physiques est un transfert de chaleur. Lorsqu’une zone de température élevée se trouve à côté d’une zone de température plus basse, la chaleur s’écoule naturellement de la région de température plus élevée vers la région de température plus basse. Ce principe, connu sous le nom de conduction, est utilisé dans de nombreux paramètres d’ingénierie thermique pour augmenter ou diminuer la température d’un système. L’isolation, par exemple, minimise la conduction de la chaleur et maintient les régions de température relativement distinctes.
Le chauffage et le refroidissement de liquides sont importants dans de nombreux environnements industriels et constituent une autre branche du génie thermique. Un ingénieur dans ce domaine doit également comprendre la dynamique des fluides. Le liquide de refroidissement, une substance réfrigérante, est utilisé pour réduire la température des processus et éviter la surchauffe. L’ébullition est une autre méthode utilisée pour créer de la vapeur qui peut être condensée lors du raffinage d’un produit chimique. L’étude de ces processus aide les ingénieurs thermiques à déterminer la régulation optimale de la température dans chaque cas.
Le génie thermique a également des applications en dehors des installations industrielles. Un exemple est l’industrie CVC, qui traite de la réfrigération, de la ventilation et de la régulation de la température dans les bâtiments. Un immeuble de bureaux dans un climat chaud et humide peut avoir besoin de plus de ventilation et de climatisation pour favoriser le refroidissement que le même immeuble dans un climat froid. Les établissements commerciaux tels que les restaurants peuvent nécessiter des systèmes de réfrigération étendus pour le stockage des aliments. Toutes ces considérations techniques seraient du domaine de ce type d’ingénierie.
À plus petite échelle, les véhicules tels que les voitures utilisent l’ingénierie thermique dans leur fonction quotidienne. Le chauffage et le refroidissement de la voiture sont contrôlés par des systèmes de gestion thermique intégrés à la conception. Le transfert de chaleur, la dynamique des fluides et d’autres principes d’ingénierie sont à l’œuvre pour refroidir le moteur et maintenir le débit d’huile.
L’ingénierie thermique est importante pour la conception de presque toutes les machines. Les éléments mécaniques et les circuits électriques génèrent de la chaleur pendant le fonctionnement, et l’accumulation de chaleur peut souvent menacer l’appareil. Des mécanismes de refroidissement, généralement des ventilateurs ou des circulateurs de liquide, sont ajoutés pour compenser et aider à réguler la température interne de la machine. Les appareils qui utilisent ce principe incluent les ordinateurs et les batteries de voiture.