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第1章 工程热力学1

【考试大纲】1

【复习要点】1

【复习内容】3

1.1基本概念3

1.1.1热力学系统3

1.1.2功与热4

1.1.3状态、热力学平衡状态4

1.1.4状态参数、状态方程式5

1.1.5热力过程、准静态过程、可逆过程6

1.1.6热力循环7

1.2单位制8

1.3热力学第一定律9

1.3.1热力学第一定律的基本表达式9

1.3.2系统储存能12

1.3.3热力学第一定律在开口系统的表达式12

1.3.4稳定流动能量方程式的应用13

1.4气体的性质15

1.4.1理想气体模型及其状态方程式15

1.4.2理想气体的质量热容（比热容）17

1.4.3理想气体热力学能、焓和熵的计算18

1.4.4混合气体的性质20

1.4.5实际气体模型及其状态方程式22

1.5理想气体的基本热力过程及气体压缩24

1.5.1理想气体的基本热力过程24

1.5.2多变过程24

1.5.3气体压缩27

1.6热力学第二定律29

1.6.1热力学第二定律的表述及实质29

1.6.2卡诺循环和卡诺定理30

1.6.3克劳修斯不等式、熵31

1.6.4孤立系统熵增原理32

1.6.5？33

1.7水蒸气和湿空气34

1.7.1水蒸气状态的确定35

1.7.2水蒸气图表及应用36

1.7.3湿空气的性质38

1.7.4湿空气焓湿图40

1.7.5湿空气的热力过程41

1.8气体和蒸汽流动42

1.8.1稳定流动的基本方程式42

1.8.2喷管和扩压管43

1.8.3绝热节流48

1.9动力循环48

1.9.1蒸汽动力循环49

1.9.2内燃机循环51

1.10制冷循环52

1.10.1空气压缩制冷循环53

1.10.2蒸汽压缩式制冷循环54

1.10.3吸收式制冷循环55

1.10.4热泵55

1.10.5气体液化55

【典型例题解析】56

【模拟试题及解答】59

第2章 传热学73

【考试大纲】73

【复习要点】74

【复习内容】76

2.1导热理论基础76

2.1.1导热基本概念77

2.1.2傅里叶定律77

2.1.3导热系数78

2.1.4导热微分方程79

2.1.5导热过程的单值性条件79

2.2稳态导热80

2.2.1通过平壁的导热81

2.2.2通过圆筒壁的导热82

2.2.3临界热绝缘直径84

2.2.4通过肋壁的导热85

2.2.5通过接触面的导热86

2.2.6二维稳态导热问题87

2.3非稳态导热87

2.3.1非稳态导热的特点87

2.3.2对流换热边界条件下非稳态导热88

2.3.3常热流密度边界条件下非稳态导热91

2.4导热问题数值解92

2.4.1有限差分法原理92

2.4.2节点离散方程的建立93

2.4.3稳态导热问题的数值计算94

2.4.4非稳态导热问题的数值计算94

2.5对流换热分析96

2.5.1影响对流换热的因素96

2.5.2对流换热过程微分方程式97

2.5.3对流换热微分方程组97

2.5.4边界层97

2.5.5边界层换热微分方程组及其求解99

2.5.6边界层换热积分方程组及其求解100

2.5.7动量传递和热量传递的类比101

2.5.8相似理论基础103

2.6单相流体对流换热及准则关联式105

2.6.1管内受迫流动换热105

2.6.2外掠圆管流动换热109

2.6.3自然对流换热111

2.6.4自然对流与受迫对流并存的混合对流换热112

2.7凝结与沸腾换热112

2.7.1凝结换热112

2.7.2沸腾换热114

2.8热辐射的基本定律115

2.8.1基本概念115

2.8.2普朗克定律116

2.8.3斯忒藩（斯蒂芬）—玻耳兹曼定律117

2.8.4兰贝特余弦定律117

2.8.5基尔霍夫定律117

2.9辐射换热计算118

2.9.1角系数118

2.9.2黑表面间的辐射换热119

2.9.3灰表面间的辐射换热120

2.9.4气体辐射122

2.9.5太阳辐射124

2.10传热与换热器125

2.10.1通过肋壁的传热125

2.10.2复合换热126

2.10.3传热的增强与削弱126

2.10.4平均温度差127

2.10.5换热器计算129

【典型例题解析】130

【模拟试题及解答】139

第3章 工程流体力学及泵与风机153

【考试大纲】153

【复习要点】153

【复习内容】156

3.1流体动力学基础156

3.1.1流体的作用力、力学性质和力学模型156

3.1.2研究流体运动的两种方法157

3.1.3稳定流动与非稳定流动158

3.1.4理想流体的运动方程式158

3.1.5实际流体的运动方程式159

3.1.6柏努利方程式及其使用条件159

3.2相似原理和模型实验164

3.2.1物理现象相似的概念164

3.2.2相似准数164

3.2.3相似三定理166

3.2.4因次分析法167

3.2.5流体力学模型研究168

3.2.6实验数据处理169

3.3流动阻力和能量损失169

3.3.1层流与紊流现象169

3.3.2圆管中层流和紊流的速度分布170

3.3.3流动阻力分类和能量损失计算173

3.3.4沿程阻力系数的计算174

3.3.5局部阻力产生的原因和计算方法177

3.3.6减少阻力的措施179

3.4管路计算180

3.4.1简单管路的计算180

3.4.2串联管路的计算181

3.4.3并联管路的计算181

3.5气体射流182

3.5.1紊流射流的结构及特性182

3.5.2温差或浓差射流183

3.5.3旋转射流184

3.5.4有限空间射流185

3.6特定流动分析186

3.6.1流体微团运动分析186

3.6.2有旋流动187

3.6.3无旋流动与势函数187

3.6.4平面流动与流函数188

3.6.5平面无旋流动189

3.6.6几种简单流动分析190

3.6.7势流叠加与圆柱形测速管原理191

3.7一元气体动力学基础194

3.7.1压力波传播、音速和马赫数194

3.7.2可压缩流体一元稳定流动的基本方程195

3.7.3渐缩喷管与拉伐尔管的特点197

3.7.4实际喷管的性能198

3.8泵或风机与网络系统的匹配200

3.8.1泵与风机的基本理论200

3.8.2泵与风机的性能曲线202

3.8.3网络系统中泵与风机的工作点203

3.8.4离心式泵与风机的工况调节208

3.8.5离心式泵与风机的选择209

3.8.6气蚀与安装要求209

【典型例题解析】213

【模拟试题及解答】225

第4章 自动控制243

【考试大纲】243

【复习要点】243

【复习内容】245

4.1自动控制与自动控制系统的一般概念245

4.1.1“控制工程”基本含义245

4.1.2信息的传递246

4.1.3反馈及反馈控制246

4.1.4开环及闭环控制系统构成247

4.1.5控制系统的分类及基本要求247

4.2控制系统数学模型248

4.2.1控制系统各环节的特性248

4.2.2控制系统微分方程的拟定与求解255

4.2.3拉普拉斯变换与反变换255

4.2.4传递函数及其方块图258

4.3线性系统的分析与设计264

4.3.1基本调节规律及实现方法264

4.3.2控制系统一阶瞬态响应272

4.3.3二阶系统的瞬态响应273

4.3.4频率特性基本概念276

4.3.5频率特性表示方法277

4.3.6调节器的特性对调节质量的影响279

4.3.7二阶系统的设计方法281

4.4控制系统的稳定性与对象的调节性能283

4.4.1稳定性基本概念283

4.4.2稳定性与特征方程根的关系284

4.4.3代数稳定判据285

4.4.4对象的调节性能指标286

4.5掌握控制系统的误差分析286

4.5.1误差及稳态误差287

4.5.2系统类型及误差度、静态误差系数288

4.6控制系统的综合与校正291

4.6.1校正的概念291

4.6.2串联校正装置的形式及其特性292

4.6.3继电器调节系统（非线性系统）及校正293

【典型例题解析】298

【模拟试题及解答】304

第5章 热工测试技术315

【考试大纲】315

【复习要点】316

【复习内容】318

5.1测试技术的基本知识318

5.1.1测量318

5.1.2测量精度与误差319

5.1.3常用测量方法320

5.1.4测量范围与测量精度321

5.1.5稳定性322

5.1.6静态特性与动态特性322

5.1.7传感器323

5.1.8传输通道323

5.1.9变换器（变送器）323

5.2温度的测量323

5.2.1温度与温标323

5.2.2膨胀效应测温原理及其应用325

5.2.3热电效应测温原理326

5.2.4热电回路性质及理论326

5.2.5热电材料328

5.2.6热电偶结构及使用329

5.2.7热电阻测温原理及常用材料、常用组件的使用方法330

5.2.8非接触测量方法332

5.2.9温度变送器333

5.2.10测温布置技术334

5.3湿度的测量335

5.3.1干湿球温度计测量原理335

5.3.2干湿球电学测量和信号传送传感335

5.3.3露点仪336

5.3.4露点仪测湿布置技术339

5.4压力的测量340

5.4.1液柱式压力计340

5.4.2活塞式压力计340

5.4.3弹簧管式压力计341

5.4.4膜式压力计341

5.4.5波纹管压力计341

5.4.6压电式压力计342

5.4.7传感器342

5.4.8压力仪表的选用和安装344

5.5流速的测量345

5.5.1流速测量原理345

5.5.2机械风速仪的测量及结构345

5.5.3热线风速仪的测量原理及结构346

5.5.4 L形动压管346

5.5.5测速仪347

5.5.6流速测量布置技术348

5.6流量的测量348

5.6.1节流法测量流量原理348

5.6.2容积法测量流量349

5.6.3流量计350

5.6.4流量测量的布置技术351

5.7液位的测量352

5.7.1直读式测液位352

5.7.2压力法测液位353

5.7.3浮力法测液位353

5.7.4电容法测液位353

5.7.5超声波法测液位354

5.7.6液位测量的布置及误差消除方法354

5.8热流量的测量355

5.8.1热流计的分类355

5.8.2热流计的布置及使用355

5.9误差与数据处理356

5.9.1误差函数的分布规律356

5.9.2直接测量的平均值、方差、标准误差、有效数字和测量结果表达356

5.9.3间接测量最优值、误差传递理论、标准误差、误差分配357

5.9.4组合测量原理360

5.9.5最小二乘法原理360

5.9.6经验公式法361

5.9.7相关系数361

5.9.8回归分析361

5.9.9显著性检验与分析361

5.9.10过失误差处理362

5.9.11系统误差处理方法及消除方法362

5.9.12误差的合成定律363

【典型例题解析】364

【模拟试题及解答】369

第6章 机械基础383

【考试大纲】383

【复习要点】383

【复习内容】386

6.1机械设计的基本知识386

6.1.1机械设计的一般原则和程序386

6.1.2机械零件的计算准则387

6.1.3许用应力与安全因素389

6.2平面机构的自由度392

6.2.1概述392

6.2.2机构中的运动副及其分类392

6.2.3平面机构运动简图393

6.2.4平面机构的自由度及机构确定运动的条件395

6.3平面连杆机构398

6.3.1铰链四杆机构的基本形式399

6.3.2铰链四杆机构存在曲柄的条件399

6.3.3铰链四杆机构的演化400

6.4凸轮机构404

6.4.1凸轮机构的基本类型和应用404

6.4.2从动件常用运动规律406

6.4.3直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的绘制409

6.5螺纹连接412

6.5.1螺纹的主要参数和常用类型412

6.5.2螺旋副的受力分析、效率和自锁414

6.5.3螺纹连接的基本类型和防松方法416

6.5.4螺纹连接的强度计算418

6.5.5螺纹连接设计时应注意的问题421

6.6带传动422

6.6.1普通带传动的工作情况分析423

6.6.2普通V带传动的主要参数和设计426

6.6.3带轮的材料和结构431

6.6.4带轮的张紧和带传动的维护432

6.7齿轮机构433

6.7.1齿轮机构的特点和类型433

6.7.2直齿圆柱齿轮的各部分名称和尺寸434

6.7.3渐开线齿轮的正确啮合条件和连续传动条件436

6.7.4轮齿的失效和齿轮传动设计准则437

6.7.5直齿圆柱齿轮的强度计算439

6.7.6斜齿圆柱齿轮传动及其受力分析442

6.7.7齿轮的结构443

6.7.8蜗杆传动444

6.7.9蜗杆与蜗轮材料445

6.8轮系446

6.8.1轮系的基本类型446

6.8.2定轴轮系传动比计算447

6.8.3周转轮系传动比计算449

6.8.4轮系的功用451

6.9轴452

6.9.1轴的分类452

6.9.2轴的材料453

6.9.3轴的结构454

6.9.4轴的强度计算456

6.9.5轴毂连接的类型458

6.10滚动轴承461

6.10.1滚动轴承的基本类型462

6.10.2滚动轴承的代号464

6.10.3滚动轴承的失效形式及计算准则467

6.10.4滚动轴承类型的选择470

【典型例题解析】471

【模拟试题及解答】478

第7章 职业法规496

【考试大纲】496

【复习要点】496

【复习内容】496

7.1职业法规概述496

7.1.1法规的基本概念496

7.1.2职业法规所调整的法律关系497

7.1.3注册公用设备工程师的执业要求498

7.2建设工程法规498

7.2.1中华人民共和国招标投标法498

7.2.2中华人民共和国城市规划法503

7.2.3建设工程合同法律制度505

7.2.4中华人民共和国环境保护法507

7.2.5中华人民共和国建筑法513

7.2.6中华人民共和国城市房地产管理法518

7.3勘察设计管理条例522

7.3.1建设工程勘察设计文件的编制与实施522

7.3.2罚则522

7.3.3勘察设计资质分类和分级523

7.3.4勘察设计资质审批523

7.3.5资质年检523

7.4建设工程质量管理条例524

7.4.1建设工程参与各方的质量责任和义务524

7.4.2建设工程质量保修526

7.4.3建设工程质量监督检查526

7.5建设工程安全管理条例527

7.5.1安全生产责任527

7.5.2安全生产教育培训530

7.5.3生产安全事故的应急救援和调查处理530

7.6中华人民共和国节约能源法530

7.6.1总则530

7.6.2节能管理531

7.6.3节能技术进步531

7.7勘察设计职工职业道德531

7.8特种设备安全监察条例532

7.8.1基本规定532

7.8.2特种设备生产规定532

7.8.3特种设备使用规定533

7.8.4特种设备检测规定533

7.8.5特种设备监察规定533

7.8.6名词解释534

【典型例题解析】535

【模拟试题及解答】537

参考文献543