Page 74 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

74

Парціальний молярний об’єм водню в металі V , на відміну від
H
коефіцієнта дифузії, менш чутливий до структурного стану матеріалу і для

сталей може прийматися як матеріальна константа [2]. Даних щодо теплоти

дифузійного транспортування водню значно менше; тому в інженерних

розрахунках її доцільно задавати за даними літературних джерел або оцінювати

в межах параметричного аналізу.

3.2 Формулювання крайових умов у математичній задачі дифузії водню

Математична задача дифузії водню полягає в розв’язанні рівняння балансу

з урахуванням неоднорідності складу матеріалу, температури, механічних

напружень і поверхневого масообміну з водневовмісним середовищем. Потік

водню задається співвідношенням (3.9), а рівняння дифузії – у формі (3.5) або у

відповідній частковій формі для конкретної постановки задачі.

Початковий розподіл концентрації водню в момент часу t = 0 задається у

вигляді:

Cx  C 0  ,,x y z , (3.12)
 ,, ,0y z
де C – відома функція, що описує початковий рівень наводнювання матеріалу.
0
Граничні умови повинні відображати фізичний характер взаємодії

поверхні металу з навколишнім водневовмісним середовищем із заданим

парціальним тиском водню. Загалом вони мають описувати не лише

концентрацію на поверхні, а й кінетику надходження, дисоціації, розчинення та

можливого виходу водню з металу.

Строгий опис масообміну на межі «метал–середовище» включає три

послідовні стадії сорбції–десорбції: адсорбцію молекул водню з газової фази на

поверхні металу; дисоціативну хемосорбцію атомарного водню; перехід

атомарного водню з хемосорбційних центрів у міжвузлові положення

кристалічної ґратки. У прямому або зворотному напрямку ці стадії описують

системою диференціальних рівнянь на поверхні металу [2]: