Основи термодинаміки і тепломасообміну

Доцент В.І. Деньгуб, доцент В.Г. Наливайко

Розвиток цивілізації безпосередньо пов’язаний з розвитком енергетики, яка супроводжується виснаженням природних органічних палив та забрудненням навколишнього середовища. Коли вичерпаються всі непоновлювані енергетичні ресурси, людству треба буде жити в стані енергетичної рівноваги і користуватись поновлювальними ресурсами: енергією сонця, вітру, води, теплотою геотермічних вод та хімічною енергією рослин. Ефективне перетворення одного виду енергії в інший покликана вказати наука «Термодинаміка».

ОснТермодин1.png
ОснТермодин3.png

Термодинаміка з’явилась спочатку як наука про теплові перетворення в теплових машинах. Вона є фундаментальною дисципліною (наукою), «королевою» природних наук, філософією інженерної практики.

Перетворення енергії відіграють важливу роль в багатьох областях науки і техніки і базуються на трьох законах термодинаміки.

ОснТермодин2.png

Перший закон термодинаміки – це закон збереження енергії і її взаємоперетворення теплової форми в механічну та навпаки.

Другий закон термодинаміки встановлює умови, за яких можливе взаємоперетворення теплоти в роботу і навпаки. У техніці другий закон термодинаміки дає змогу окреслити умови отримання найбільшого коефіцієнту корисної дії, тобто умови реалізації процесів з найменшими втратами.

ОснТермодин4.png

У зв'язку з швидким розвитком науки і техніки все більшого значення набувають процеси тепло- і масообміну. Ефективність і надійність роботи перспективних теплових двигунів (ракетних, атомних, плазмових, МГД-генераторів і т. д.) Істотним, а іноді і вирішальним чином залежить від того, наскільки правильно організована система охолодження проточної частини двигуна, що в кінцевому рахунку визначається надійністю інженерних методів розрахунку теплообміну. Рішення багатьох задач космічної техніки (проблема теплового захисту, система життєзабезпечення), авіаційної техніки (проблема теплового бар'єру при гіперзвукових швидкостях польоту), великої енергетики (створення теплових електростанцій) нерозривно пов'язане з успіхами теорії тепломасообміну.

Тепломасообмін – наука про самовільні необоротні процеси поширення теплоти і маси в просторі у змінному полі температур і змінному полі концентрацій.

         Тепломасообмін є спеціальною дисципліною підготовки бакалаврів за спеціальністю «Будівництво та цивільна інженерія», а також є одним з важливих розділів технічної фізики. Обсяг і рівень курсу повинні бути достатні для засвоєння ряду спеціальних дисциплін, рішення основних практичних завдань, що виникають при виконанні і захисту курсових і дипломних робіт. Курс базується на вивченні таких дисциплін, як фізика, математика, обчислювальна математика, інформатика, термодинаміка, механіка рідини і газу, і є базою для вивчення профільних дисциплін підготовки магістрів за напрямом «Опалення» та «Теплогенеруючі установки».

ОснТермодин5.png