بهره وری حرارتی اندازه گیری چگونگی تبدیل انرژی گرمایی به کار مفید است.قانون اول ترمودینامیک که بیان می کند که انرژی نمی تواند ایجاد یا نابود شود، پایه ای برای تجزیه و تحلیل این کارایی فراهم می کند.

درک قانون اول ترمودینامیک

قانون اول ترمودینامیک به عنوان:

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱]

در جایی که ΔU تغییر در انرژی داخلی است، Q گرمایی است که به سیستم اضافه می شود و W کاری است که توسط سیستم انجام می شود، این معادله نشان می دهد که ورودی انرژی به عنوان ماینرهای حرارتی خروجی کار برابر با تغییر در انرژی داخلی سیستم است.

محاسبه بهینه سازی حرارتی

بهره وری حرارتی ( ⁇ ) به عنوان نسبت خروجی کار برای ورودی حرارت محاسبه می شود:

[[ویرایش] [۱] [۱]

در سیستم های واقعی، برخی از گرما همیشه از محیط اطراف از دست می رود، بنابراین بهره وری واقعی کمتر از 100٪ است.با تجزیه و تحلیل جریان های گرما و کار انجام شده، مهندسان می توانند کارایی موتورهای، توربین ها و سایر دستگاه های حرارتی را تعیین کنند.

عوامل موثر بر کارایی حرارتی

  • تفاوت دما بین منبع گرما و سینک
  • طراحی اجزای موتور
  • خسارت های گرمایی به دلیل اصطکاک و تابش
  • خواص مایع کاری

بهینه سازی این عوامل می تواند کارایی کلی سیستم های حرارتی را بهبود بخشد که منجر به استفاده بهتر از انرژی و کاهش مصرف سوخت می شود.