2017注冊公用設備工程師考試 專業(yè)基礎課精講精練 暖通空調及動力專業(yè)

前言
第1 章　 工程熱力學 1
考試大綱 1
1.1　 基本概念 1
1.1.1　 熱力學系統(tǒng) 1
1.1.2　 狀態(tài) 2
1.1.3　 平衡 （平衡狀態(tài)） 2
1.1.4　 狀態(tài)參數 2
1.1.5　 狀態(tài)公理 2
1.1.6　 狀態(tài)方程式 2
1.1.7　 熱力參數及坐標圖 2
1.1.8　 功和熱量 3
1.1.9　 熱力過程 4
1.1.10　 熱力循環(huán) 4
1.1.11　 單位制 4
1.2　 準靜態(tài)過程、 可逆過程與不可逆過程 4
1.2.1　 準靜態(tài)過程 4
1.2.2　 可逆過程與不可逆過程 5
1.3　 熱力學第一定律 5
1.3.1　 熱力學第一定律的實質 5
1.3.2　 內能 5
1.3.3　 焓 6
1.3.4　 熱力學第一定律在閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)的表達式 6
1.3.5　 系統(tǒng)的儲存能 6
1.3.6　 穩(wěn)定流動能量方程及其應用 7
1.4　 氣體性質 9
1.4.1　 理想氣體模型及其狀態(tài)方程 9
1.4.2　 實際氣體模型及其狀態(tài)方程 10
1.4.3　 壓縮因子 11
1.4.4　 臨界參數 11
1.4.5　 對比態(tài)定律 11
1.4.6　 理想氣體的比熱容、 內能及焓 12
1.4.7　 混合氣體 12
1.5　 理想氣體基本熱力過程及氣體壓縮 14
1.5.1　 定壓、 定容、 定溫和定熵過程 14
1.5.2　 多變過程 15
1.5.3　 壓氣機的壓縮軸功 17
1.5.4　 多級壓縮及中間冷卻 18
1.5.5　 余隙 19
1.6　 熱力學第二定律 19
1.6.1　 熱力學第二定律的實質及表述 20
1.6.2　 卡諾循環(huán)和卡諾定理 20
1.6.3　 熵 22
1.6.4　 孤立系統(tǒng)熵增原理 22
1.7　 水蒸氣和濕空氣 24
1.7.1　 蒸發(fā)、 冷凝、 沸騰和汽化 24
1.7.2　 水蒸氣的定壓發(fā)生過程 25
1.7.3　 水蒸氣圖表 26
1.7.4　 水蒸氣的基本熱力過程 27
1.7.5　 濕空氣的性質 27
1.7.6　 濕空氣的焓濕圖 29
1.7.7　 濕空氣的基本熱力過程 30
1.8　 氣體和蒸汽的流動 31
1.8.1　 穩(wěn)定流動基本方程 31
1.8.2　 定熵流動的基本特性 32
1.8.3　 噴管中流速及流量計算 33
1.8.4　 絕熱節(jié)流 35
1.9　 動力循環(huán) 35
1.9.1　 蒸汽動力基本循環(huán)———朗肯循環(huán) （Ｒａｎｋｉｎｅ Ｃｙｃｌｅ） 35
1.9.2　 回熱、 再熱循環(huán) 36
1.9.3　 熱電循環(huán) 37
1.9.4　 內燃機循環(huán) 37
1.10　 制冷循環(huán) 39
1.10.1　 空氣壓縮制冷循環(huán) 39
1.10.2　 蒸汽壓縮制冷循環(huán) 40
1.10.3　 吸收式制冷循環(huán) 42
1.10.4　 熱泵 42
1.10.5　 氣體的液化 43
復習題 43
復習題答案與提示 48
第2 章　 傳熱學 53
考試大綱 53
2.1　 導熱理論基礎 53
2.1.1　 導熱基本概念 53
2.1.2　 傅里葉定律 54
2.1.3　 熱導率 54
2.1.4　 導熱微分方程 55
2.1.5　 導熱過程的單值性條件 56
2.1.6　 小結 57
2.2　 穩(wěn)態(tài)導熱 57
2.2.1　 通過平壁的導熱 57
2.2.2　 通過圓筒壁的導熱 59
2.2.3　 臨界熱絕緣直徑 60
2.2.4　 通過肋壁的導熱 60
2.2.5　 通過接觸面的導熱 62
2.2.6　 二維穩(wěn)態(tài)導熱問題 62
2.2.7　 小結 62
2.3　 非穩(wěn)態(tài)導熱 63
2.3.1　 非穩(wěn)態(tài)導熱的特點 63
2.3.2　 對流換熱邊界條件下非穩(wěn)態(tài)導熱 63
2.3.3　 常熱流密度邊界條件下非穩(wěn)態(tài)導熱 65
2.3.4　 小結 65
2.4　 導熱問題數值解 65
2.4.1　 有限差分法原理 65
2.4.2　 建立離散方程的方法 66
2.4.3　 穩(wěn)態(tài)導熱問題的數值計算 67
2.4.4　 非穩(wěn)態(tài)導熱問題的數值計算 68
2.4.5　 小結 69
2.5　 對流換熱分析 70
2.5.1　 影響對流換熱的一般因素 70
2.5.2　 對流換熱過程微分方程式 70
2.5.3　 對流換熱微分方程組 71
2.5.4　 流動邊界層和熱邊界層 71
2.5.5　 邊界層換熱微分方程組及其求解 71
2.5.6　 邊界層換熱積分方程組及其求解 73
2.5.7　 動量傳熱和熱量傳遞的類比 74
2.5.8　 外掠平板紊流換熱 74
2.5.9　 對流換熱無量綱準則及其意義 74
2.5.10　 相似理論基礎 75
2.5.11　 小結 76
2.6　 單相流體對流換熱及準則關系式 77
2.6.1　 管內受迫流動對流換熱 77
2.6.2　 管內受迫對流換熱計算 78
2.6.3　 外掠圓管流動換熱 79
2.6.4　 自然對流換熱 80
2.6.5　 自然對流與受迫對流并存的混合對流換熱 81
2.6.6　 小結 81
2.7　 凝結與沸騰換熱 81
2.7.1　 凝結換熱 81
2.7.2　 沸騰換熱 82
2.7.3　 小結 83
2.8　 熱輻射的基本定律 83
2.8.1　 熱輻射基本概念 83
2.8.2　 普朗克定律 84
2.8.3　 斯蒂芬?玻耳茲曼定律 85
2.8.4　 蘭貝特余弦定律 85
2.8.5　 基爾霍夫定律 85
2.8.6　 小結 86
2.9　 輻射換熱計算 86
2.9.1　 角系數 86
2.9.2　 黑表面間的輻射換熱 87
2.9.3　 灰表面間的輻射換熱 87
2.9.4　 氣體輻射 89
2.9.5　 氣體與外殼間的輻射換熱 90
2.9.6　 太陽輻射 90
2.9.7　 小結 91
2.10　 傳熱與換熱器 92
2.10.1　 通過肋壁的傳熱 92
2.10.2　 復合換熱時的傳熱計算 92
2.10.3　 傳熱的增強與削弱 93
2.10.4　 平均溫度差 93
2.10.5　 換熱器計算 94
2.10.6　 小結 96
復習題 96
復習題答案與提示 106
第3 章　 工程流體力學及泵與風機 116
考試大綱 116
3.1　 流體動力學基礎 116
3.1.1　 描述流體運動的兩種方法 116
3.1.2　 恒定流動和非恒定流動 117
3.1.3　 恒定元流能量方程 117
3.1.4　 恒定總流能量方程 119
3.2　 相似性原理和因次分析 121
3.2.1　 力學相似 121
3.2.2　 相似準數 122
3.2.3　 因次分析法 123
3.2.4　 模型實驗 125
3.3　 流動阻力和能量損失 126
3.3.1　 流動阻力和能量損失的分類 126
3.3.2　 層流和紊流現象 127
3.3.3　 均勻流方程 128
3.3.4　 圓管中的層流 128
3.3.5　 紊流運動 129
3.3.6　 沿程阻力的計算 130
3.3.7　 非圓管的沿程損失 131
3.3.8　 局部水頭損失 132
3.3.9　 減少阻力的措施 133
3.4　 管路計算 133
3.4.1　 簡單管路的計算 133
3.4.2　 串聯管路的計算 135
3.4.3　 并聯管路的計算 136
3.5　 特定流動分析 137
3.5.1　 勢函數和流函數概念 137
3.5.2　 幾種簡單的平面無旋流動 138
3.5.3　 圓柱形測速管原理 138
3.5.4　 紊流射流的一般特性 140
3.5.5　 特殊射流 142
3.6　 氣體動力學基礎 143
3.6.1　 理想氣體一元恒定流動的運動方程 143
3.6.2　 聲速、 滯止參數、 馬赫數 144
3.6.3　 氣體速度與斷面的關系 145
3.7　 泵與風機 146
3.7.1　 泵與風機的性能曲線 146
3.7.2　 管路性能曲線及工作點 148
3.7.3　 泵或風機的聯合運行 149
3.7.4　 離心式泵或風機的工況調節(jié) 150
3.7.5　 泵的氣蝕與安裝高度 151
3.7.6　 泵或風機的選擇 152
復習題 152
復習題答案與提示 164
第4 章　 自動控制 173
考試大綱 173
4.1　 自動控制與自動控制系統(tǒng)的一般概念 173
4.1.1　 控制工程的基本含義 173
4.1.2　 信息的傳遞 173
4.1.3　 反饋及反饋控制 174
4.1.4　 開環(huán)及閉環(huán)控制系統(tǒng)的構成 175
4.1.5　 控制系統(tǒng)的分類及基本要求 178
4.2　 控制系統(tǒng)的數學模型 180
4.2.1　 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的特性 180
4.2.2　 控制系統(tǒng)微分方程的擬定與求解 185
4.2.3　 拉普拉斯變換與反變換 186
4.2.4　 傳遞函數及其框圖 190
4.3　 線性系統(tǒng)的分析與設計 197
4.3.1　 基本調節(jié)規(guī)律及實現方法 197
4.3.2　 控制系統(tǒng)的一階瞬態(tài)響應 202
4.3.3　 二階瞬態(tài)響應 203
4.3.4　 頻率特性基本概念 206
4.3.5　 頻率特性表示方法 208
4.3.6　 調節(jié)器的特性對調節(jié)質量的影響 220
4.3.7　 二階系統(tǒng)的設計方法 222
4.4　 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與對象的調節(jié)性能 225
4.4.1　 穩(wěn)定性基本概念 225
4.4.2　 穩(wěn)定性與特征方程根的關系 226
4.4.3　 代數穩(wěn)定判據 226
4.4.4　 對象的調節(jié)性能指標 228
4.5　 控制系統(tǒng)的誤差分析 228
4.5.1　 誤差及穩(wěn)態(tài)誤差 228
4.5.2　 系統(tǒng)類型及誤差度 229
4.5.3　 靜態(tài) （穩(wěn)態(tài)） 誤差系數 229
4.6　 控制系統(tǒng)的綜合和校正 232
4.6.1　 校正的概念 232
4.6.2　 串聯校正裝置的形式及其特性 233
4.6.3　 繼電器調節(jié)系統(tǒng) （非線性系統(tǒng)） 及校正 237
復習題 246
復習題答案與提示 258
第5 章　 熱工測試技術 270
考試大綱 270
5.1　 測量技術的基本知識 270
5.1.1　 測量 270
5.1.2　 測量精度與測量誤差 271
5.1.3　 常見測量方法 273
5.1.4　 儀表的測量范圍與測量精度 274
5.1.5　 儀表的穩(wěn)定性 274
5.1.6　 靜態(tài)特性和動態(tài)特性 275
5.1.7　 傳感器 276
5.1.8　 傳輸通道 276
5.1.9　 變換器 276
2 . 2　 溫度的測量 276
5.2.1　 溫度與溫標 276
5.2.2　 熱電材料 278
5.2.3　 熱電效應測溫原理 279
5.2.4　 膨脹效應測溫原理及其應用 280
5.2.5　 熱電回路性質及理論 280
5.2.6　 熱電偶結構及使用方法 281
5.2.7　 熱電阻測溫原理及常用材料、 常用組件的使用方法 281
5.2.8　 輻射溫度計 282
5.2.9　 溫度變送器 284
5.2.10　 測溫布置技術 285
5.3　 濕度的測量 285
5.3.1　 干濕球溫度計測量原理 285
5.3.2　 干濕球溫度電學測量和信號傳送傳感 286
5.3.3　 露點儀 286
5.3.4　 露點儀測濕布置技術 288
5.4　 壓力的測量 288
5.4.1　 壓力計 288
5.4.2　 壓力傳感器 290
5.4.3　 壓力儀表的選用和安裝 291
5.5　 流速的測量 292
5.5.1　 流速測量原理 292
5.5.2　 機械風速儀的測量及結構 293
5.5.3　 熱線風速儀的測量原理及結構 293
5.5.4　 Ｌ 形動壓管 （畢托管） 294
5.5.5　 測速儀 294
5.5.6　 流速測量布置技術 295
5.6　 流量的測量 295
5.6.1　 節(jié)流法和容積法測流量 295
5.6.2　 流量計 297
5.6.3　 流量測量的布置技術 301
5.7　 液位的測量 301
5.7.1　 常見測液位方法 301
5.7.2　 液位測量的布置及誤差消除方法 302
5.8　 熱流量的測量 302
5.8.1　 熱流計的分類 302
5.8.2　 熱流計的布置及使用 302
5.8.3　 熱水熱量的測量 303
5.9　 誤差與數據處理 303
5.9.1　 誤差函數的分布規(guī)律 304
5.9.2　 直接測量的平均值、 方差、 標準誤差、 有效數字和測量結果表達 304
5.9.3　 測量結果表達 305
5.9.4　 間接測量優(yōu)值、 標準誤差、 誤差傳播理論、 微小誤差原則、 誤差分配 306
5.9.5　 組合測量原理 308
5.9.6　 小二乘法原理 308
5.9.7　 經驗公式法 308
5.9.8　 相關系數 309
5.9.9　 回歸分析 309
5.9.10　 顯著性檢驗及分析 309
5.9.11　 過失誤差處理 309
5.9.12　 系統(tǒng)誤差處理方法及消除方法 309
5.9.13　 誤差的合成定律 310
復習題 311
復習題答案與提示 318
第6 章　 機械基礎 321
考試大綱 321
6.1　 概述 321
6.1.1　 機械設計的一般原則和程序 321
6.1.2　 機械零件的設計準則 30 'A324
6.1.3　 許用應力和安全系數 325
6.2　 平面機構的自由度 327
6.2.1　 運動副及其分類 328
6.2.2　 平面機構運動簡圖 328
6.2.3　 機構具有確定運動的條件及平面機構自由度 330
6.3　 平面連桿機構 332
6.3.1　 鉸鏈四桿機構的基本形式和特性 332
6.3.2　 曲柄存在的條件 332
6.3.3　 鉸鏈四桿機構的演化 333
6.4　 凸輪機構 335
6.4.1　 凸輪機構的應用和類型 336
6.4.2　 從動件的基本運動規(guī)律 337
6.4.3　 直動從動件盤形凸輪機構的輪廓曲線的繪制 338
6.5　 螺紋連接 341
6.5.1　 螺紋的常用類型和主要參數 341
6.5.2　 螺旋副的受力分析、 效率和自鎖 342
6.5.3　 螺紋連接的基本類型 343
6.5.4　 螺紋連接的強度計算 344
6.5.5　 螺紋連接設計時應注意的問題 345
6.6　 帶傳動 346
6.6.1　 帶傳動的工作情況分析 346
6.6.2　 普通 Ｖ 帶傳動的主要參數和選擇計算 348
6.6.3　 帶輪的材料和結構 353
6.6.4　 帶傳動的張緊與維護 354
6.7　 齒輪機構 354
6.7.1　 齒輪機構的特點與類型 355
6.7.2　 直齒圓柱齒輪各部分名稱和尺寸 355
6.7.3　 漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件 356
6.7.4　 齒輪的失效 357
6.7.5　 直齒圓柱齒輪的強度計算 358
6.7.6　 斜齒圓柱齒輪傳動及其受力分析 362
6.7.7　 齒輪的結構 362
6.7.8　 蝸桿傳動 363
6.8　 輪系 365
6.8.1　 定軸輪系及其傳動比 365
6.8.2　 周轉輪系及其傳動比 366
6.9　 軸 367
6.9.1　 軸的分類 367
6.9.2　 軸的材料 368
6.9.3　 軸的結構 368
6.9.4　 軸的計算 369
6.9.5　 軸轂連接類型 371
6.10　 滾動軸承 373
6.10.1　 滾動軸承的分類 374
6.10.2　 滾動軸承的代號 376
6.10.3　 滾動軸承的選擇計算 377
復習題 379
復習題答案與提示 387
模擬試題 （一） 393
模擬試題 （一） 答案 398
模擬試題 （二） 401
模擬試題 （二） 答案 408
參考文獻 413