- •Міністерство освіти і науки україни
- •Частина і. Термодинаміка
- •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
- •1.1.4.1 Робота зміни об’єму
- •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
- •Політропний процес
- •1.1.10 Другий закон термодинаміки
- •Цикл Карно
- •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 Теплообмін при зварюванні
- •2.1 Теплопровідність
- •2.1.1 Теплопровідність під час стаціонарного режиму і граничних умов 1 роду
- •2.1.2 Частинні випадки рівняння теплопровідності
- •Крайові умови
- •2.1.3 Теплопровідність за наявності внутрішніх джерел теплоти
- •Необмежена пластина
- •Циліндричний стержень
- •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
- •Розв'язання
- •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
- •2.3.3 Випромінення сірих тіл
- •2.3.4 Теплообмін випроміненням між твердими тілами
- •2.3.5 Теплові екрани
- •2.3.6 Випромінення газів
- •Перелік використаних і рекомендованих джерел
Міністерство освіти і науки україни
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
Кафедра нафтогазового технологічного
транспорту
B. В. Негрич, Л. І. Гаєва, Я. М. Дем’янчук
ТЕРМОДИНАМІКА І ТЕПЛОВІ ПРОЦЕСИ ЗВАРЮВАННЯ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
Iвано-Фpанкiвськ
2014
B. В. Негрич, Л. І. Гаєва, Я. М. Дем’янчук
ТЕРМОДИНАМІКА І ТЕПЛОВІ ПРОЦЕСИ ЗВАРЮВАННЯ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
УДК 536: 621.791
ББК 31.3+34.641
Н-41
Рецензент:
Козак Л. Ю. кандидат технічних наук, доцент кафедри нафтогазового технологічного транспорту Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу
Рекомендовано методичною радою університету
(протокол №6 від 19.06.2014 р.)
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.
МВ0 2070855–9099–2014
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.
УДК 536: 621.791
ББК 31.3+34.641
МВ0 2070855-9099-2014
© Негрич В. В.,
© Гаєва Л. І.
© Дем’янчук Я. М.
© ІФНТУНГ, 2014
УДК 536: 621.791
ББК 31.3+34.641
Н-41
Рецензент:
Козак Л. Ю. кандидат технічних наук, доцент кафедри нафтогазового технологічного транспорту Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу
Рекомендовано методичною радою університету
(протокол №6 від 19.06.2014 р.)
B. В. Негрич, Л. І. Гаєва, Я. М. Дем’янчук
Н-41 Термодинаміка і теплові процеси зварювання: Конспект лекцій – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2014. - с.
МВ0 2070855– 9099–2014
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.
УДК 536: 621.791
ББК 31.3+34.641
МВ0 2070855-9099-2014
© Негрич В. В.,
© Гаєва Л. І.
© Дем’янчук Я. М.
© ІФНТУНГ, 2014
Відповідальний за випуск,
завідувач кафедри НГТТ Ф. В. Козак
Узгоджено:
Завідувач кафедри ЗТК Л. С. Шлапак
Член експертно-рецензійної
комісії університету М. П. Возняк
Нормоконтролер Г. Я. Онуфрик
Інженер І категорії НТБ Л. З. Костюк
ЗМІСТ
Вступ …………………………………………………………………........…7
ЧАСТИНА 1. ТЕРМОДИНАМІКА………………………..………….………8
Основи термодинаміки…………………………………..…….…….…8
Основні поняття технічної термодинаміки. Основні
термодинамічні параметри. Рівняння стану…………...…………..…….8
Газові суміші………………………………………...................................10
Калоричні параметри стану……………………………………………...11
Ентропія…………………………….……………………..……………....12
Робота і теплота……………………….………………………………….13
1.1.6 Перший закон термодинаміки……..………………………………...….13
Теплоємність…….……….….……………………………………..…….14
Теплоємність металів і металовмісних сполук………………….…..…15
Термодинамічні процеси ідеальних газів у закритих системах………16
Другий закон термодинаміки………….……………………..………...21
Формулювання другого закону термодинаміки……….………….......23
1.2 Основи хімічної кінетики…..…………………………………….…..27
1.2.1 Швидкість хімічних реакцій………………………………………….…27
1.2.2 Вплив температури на швидкість хімічних реакцій…………………...29
1.2.3 Хімічна рівновага….…………...………………………………………...30
1.2.4 Константа рівноваги хімічної реакції залежить від температури…….32
1.3 Основи хімічної термодинаміки, поняття хімічної термодинаміки…………………………………………………………......33
1.3.1 Основи хімічної термодинаміки…….………..………………………....33
1.3.2 Закон Гесса і його наслідки………….………..……………………..…..35
1.3.3 Залежність теплового ефекту хімічної реакції від температури. Закон Кірхгофа……………………………………………………………….……36
1.4 Деякі явища в рідних середовищах і на поверхні
розподілу фаз………………………………………………………………. 39
1.4.1 Розчинність газів….………………..……………………………..……...39
1.4.2 Розподіл компонента між двома рідинами……………………..……...39
1.4.3 Поверхневий натяг…………………………………................................40
1.4.4 Адсорбція…….………….……………….…………………………….....41
1.4.5 Умова змочування і незмочування рідин………………….…………...42
1.4.6 Дисоціація окисів….……………..….……………………………….…..43
ЧАСТИНА 2. ТЕПЛООБМІН при зварюванні..…………………………....44
2.1 Теплопровідність…...…………………….……………………………...44
2.1.1 Теплопровідність під час стаціонарного режиму і граничних умов
першого роду…………………….………………………………………..44
2.1.2 Частинні випадки рівняння теплопровідності..……..…………………45
2.1.3 Теплопровідність при наявності внутрішніх джерел теплоти…….…..46
2.1.4 Необмежена плоска стінка…..…………………….………………..…..48
2.1.5 Циліндрична стінка………………………………………...……………49
2.1.6 Теплопровідність під час стаціонарного режиму і граничних
умовах III роду (теплопередача)……… …………………………….….50
2.1.7 Теплопередача через плоску стінку….………………………………..51
2.2 Конвективний теплообмін………………………..………………….52
2.2.1 Основні поняття та визначення конвективного теплообміну……..…52
2.2.2 Узагальнюючі залежності (рівняння подібності) конвективного теплообміну…………………………………………………………..…..54
2.3 Теплообмін випроміненням……………..…………………………55
2.3.1 Основні поняття і визначення……..……………………………………55
2.3.2 Основні закони променистого теплообміну. Випромінення
абсолютно чорного тіла………………………….………………………..56
2.3.3 Випромінення сірих тіл………………………………………………….57
2.3.4 Теплообмін випроміненням між твердими тілами……………………..58
2.3.5 Теплові екрани….………………………………………………………..59
2.3.6 Випромінення газів………..…………………………………………….60
Перелік використаних та рекомендованих джерел…..………………….….61
Вступ
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.