Термодинаміка і теплові процеси зварювання

B. В. Негрич, Л. І. Гаєва, Я. М. Дем’янчук

 

 

УДК 536: 621. 791

ББК 31. 3+34. 641

Н-41

 

B. В. Негрич, Л. І. Гаєва, Я. М. Дем’янчук

Н-41 Термодинаміка і теплові процеси зварювання: Конспект лекцій – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2014. – 64 с.

 

Конспект лекцій складено відповідно до робочої програми дисципліни «Термодинаміка і теплові процеси зварювання» та чинного навчального плану підготовки фахівців за напрямом 6. 050504 “Зварювання”.

В конспекті лекцій знайшли відображення основи термодинаміки, фізичної хімії і теорії теплообміну, які відіграють важливу роль в процесах зварювання.

 

 

1.1. Основи термодинаміки

1.1.1. Основні поняття технічної термодинаміки. Основні термодинамічні параметри. Рівняння стану

1.1.2. Газові суміші

1.1.3. Калоричні параметри стану

1.1.4. Ентропія

1.1.5. Робота і теплота

1.1.6. Перший закон термодинаміки

1.1.7. Теплоємність

1.1.8. Теплоємність металів і металовмісних сполук

1.1.9.Термодинамічні процеси ідеальних газів у закритих системах

1.1.10. Другий закон термодинаміки

1.1.11. Формулювання другого закону термодинаміки

1.2. Основи хімічної кінетики

1.2.1. Швидкість хімічних реакцій

1.2.2. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій

1.2.3. Хімічна рівновага

1.2.4. Константа рівноваги хімічної реакції залежить від температури

1.3.Основи хімічної термодинаміки, поняття хімічної термодинаміки

1.3.1. Основи хімічної термодинаміки

1.3.2. Закон Гесса і його наслідки

1.3.3. Залежність теплового ефекту хімічної реакції від температури. Закон Кірхгофа

1.4. Деякі явища в рідних середовищах і на поверхні розподілу фаз

1.4.1. Розчинність газів

1.4.2. Розподіл компонента між двома рідинами

1.4.3. Поверхневий натяг

1.4.4. Адсорбція

1.4.5. Умова змочування і незмочування рідин

1.4.6. Дисоціація окисів 

2.1. Теплопровідність

2.1.1. Теплопровідність під час стаціонарного режиму і граничних умов першого роду

2.1.2. Частинні випадки рівняння теплопровідності

2.1.3. Теплопровідність при наявності внутрішніх джерел теплоти

2.1.4. Необмежена плоска стінка 

2.1.5. Циліндрична стінка

2.1.6. Теплопровідність під час стаціонарного режиму і граничних умовах III роду (теплопередача) 

2.1.7. Теплопередача через плоску стінку

2.2. Конвективний теплообмін

2.2.1. Основні поняття та визначення конвективного теплообміну

2.2.2. Узагальнюючі залежності (рівняння подібності) конвективного теплообміну

2.3. Теплообмін випроміненням 

2.3.1. Основні поняття і визначення

2.3.2. Основні закони променистого теплообміну. Випромінення

абсолютно чорного тіла

2.3.3. Випромінення сірих тіл

2.3.4. Теплообмін випроміненням між твердими тілами

2.3.5. Теплові екрани…. 

2.3.6. Випромінення газів

Перелік використаних та рекомендованих джерел

 

 

Зварювання металів є одним з найпоширеніших процесів сучасної промисловості. Завдяки зварюванню вдалось корінним чином покращити технологію виробництва машин, приладів, будівельних конструкцій. Перевагою зварювання є висока продуктивність процесів і міцність зварних з’єднань. Важливу роль у розвитку зварювальних технологій відіграють українські учені та інженери. Термодинамічний підхід до вивчення процесів зварювання дає можливість оцінити вплив різноманітних чинників на процеси зварювання і на якість зварного рубця.

Вивчення курсу “Термодинаміка і теплові процеси зварювання” сприятиме виробленню у майбутнього інженера навичок до здійснення технологічних процесів, умінню знаходити оптимальні шляхи їх реалізації.

Курс “Термодинаміка і теплові процеси зварювання” складається із двох частин: технічної і хімічної термодинаміки, і основ теорії теплообміну.

 

 

 

 

Термодинаміка як окрема наука почала розвиватись на початку XIX ст. Термодинаміку можна розглядати як науку про загальні властивості тіл і закони взаємоперетворення енергії. Вона є фундаментальною загальноінженерною наукою. Термодинамічний метод дослідження базується на використанні основних законів термодинаміки.

Перший закон за своєю суттю є законом збереження і перетворення енергії. Другий закон термодинаміки встановлює умови, за яких можливе перетворення теплоти в роботу і дає можливість встановити напрям проходження термодинамічних процесів.

До основних понять термодинаміки належать термодинамічна система, робоче тіло, теплота, робота. Термодинамічною системою називається сукупність матеріальних тіл, що перебувають у тепловій і механічній взаємодії одне з іншим та з довкіллям. Розрізняють термодинамічні системи: відкриті, закриті та ізольовані. Відкриті системи обмінюються з навколишнім середовищем речовиною і енергією. Прикладом такої системи є двигун внутрішнього згоряння. Закритими називаються термодинамічні системи, які можуть обмінюватися з навколишнім середовищем речовиною. Прикладом такої системи може бути електрична праска. Термодинамічна система, яка не може обмінюватись з навколишнім середовищем ні енергією, ні речовиною, називається ізольованою. Ізольованих термодинамічних систем у природі не існує, такі системи не реалізуються на практиці.

Сукупність фізичних властивостей системи в заданих умовах називається термодинамічним станом системи. Існують рівноважні (стаціонарні) і нерівноважні (нестаціонарні) стани термодинамічної системи. Рівноважним станом термодинамічної системи називається такий стан, в якому параметри не змінюються з часом.

Будь-яка зміна в термодинамічній системі, обумовлена зміною хоча б одного із параметрів називається термодинамічним процесом. Розрізняють термодинамічні процеси рівноважні і нерівноважні. Необхідною умовою проходження рівноважного процесу є існування механічної і термічної рівноваги. Умовою механічної рівноваги