2024注册公用设备工程师资格考试辅导教材 专业基础精讲精练 暖通空调及动力专业

目录
前言
第1 章　 工程热力学 1
　 考试大纲 1
　 1. 1　 基本概念 1
　 　 1. 1. 1　 热力学系统 1
　 　 1. 1. 2　 状态 2
　 　 1. 1. 3　 平衡 (平衡状态) 2
　 　 1. 1. 4　 状态参数 2
　 　 1. 1. 5　 状态公理 2
　 　 1. 1. 6　 状态方程式 2
　 　 1. 1. 7　 热力参数及坐标图 2
　 　 1. 1. 8　 功和热量 3
　 　 1. 1. 9　 热力过程 4
　 　 1. 1. 10　 热力循环 4
　 　 1. 1. 11　 单位制 4
　 1. 2　 准静态过程、 可逆过程和不可逆过程 4
　 　 1. 2. 1　 准静态过程 5
　 　 1. 2. 2　 可逆过程与不可逆过程 5
　 1. 3　 热力学**定律 5
　 　 1. 3. 1　 热力学**定律的实质 5
　 　 1. 3. 2　 内能 5
　 　 1. 3. 3　 焓 6
　 　 1. 3. 4　 热力学**定律在闭口系统的表达式 6
　 　 1. 3. 5　 系统的储存能 6
　 　 1. 3. 6　 热力学**定律在开口系统的表达式 8
　 　 1. 3. 7　 稳定流动能量方程及其应用 8
　 1. 4　 气体性质 9
　 　 1. 4. 1　 理想气体模型及其状态方程 9
　 　 1. 4. 2　 实际气体模型及其状态方程 11
　 　 1. 4. 3　 压缩因子 11
　 　 1. 4. 4　 临界参数 11
　 　 1. 4. 5　 对比态及其定律 12
　 　 1. 4. 6　 理想气体的比热容、 内能及焓 12
　 　 1. 4. 7　 混合气体的性质 13
　 1. 5　 理想气体基本热力过程及气体压缩 14
　　1. 5. 1　 定压、 定容、 定温和定熵过程 15
　 　 1. 5. 2　 多变过程 15
　 　 1. 5. 3　 气体压缩轴功 17
　 　 1. 5. 4　 多级压缩和中间冷却 19
　 　 1. 5. 5　 余隙 19
　 1. 6　 热力学第二定律 20
　 　 1. 6. 1　 热力学第二定律的实质及表述 20
　 　 1. 6. 2　 卡诺循环和卡诺定理 20
　 　 1. 6. 3　 熵 22
　 　 1. 6. 4　 孤立系统熵增原理 23
　 1. 7　 水蒸气和湿空气 24
　 　 1. 7. 1　 蒸发、 冷凝、 沸腾和汽化 25
　 　 1. 7. 2　 水蒸气的定压发生过程 25
　 　 1. 7. 3　 水蒸气图表 26
　 　 1. 7. 4　 水蒸气的基本热力过程 27
　 　 1. 7. 5　 湿空气的性质 28
　 　 1. 7. 6　 湿空气的焓湿图 30
　 　 1. 7. 7　 湿空气的基本热力过程 31
　 1. 8　 气体和蒸汽的流动 32
　 　 1. 8. 1　 稳定流动基本方程 32
　 　 1. 8. 2　 定熵流动的基本特性 33
　 　 1. 8. 3　 喷管中流速及流量计算 34
　 　 1. 8. 4　 绝热节流 36
　 1. 9　 动力循环 36
　 　 1. 9. 1　 蒸汽动力基本循环———朗肯循环 36
　 　 1. 9. 2　 回热、 再热循环 37
　 　 1. 9. 3　 热电循环 38
　 　 1. 9. 4　 内燃机循环 38
　 1. 10　 制冷循环 40
　 　 1. 10. 1　 空气压缩制冷循环 40
　 　 1. 10. 2　 蒸汽压缩制冷循环 41
　 　 1. 10. 3　 吸收式制冷循环 43
　 　 1. 10. 4　 热泵 43
　 　 1. 10. 5　 气体的液化 44
　 复习题 44
　 复习题答案与提示 49
第2 章　 传热学 54
　 考试大纲 54
　 2. 1　 导热理论基础 54
　 　 2. 1. 1　 导热基本概念 54
　 　 2. 1. 2　 傅里叶定律 55
　 　 2. 1. 3　 热导率 55
　 　 2. 1. 4　 导热微分方程 56
　 　 2. 1. 5　 导热过程的单值性条件 57
　 　 2. 1. 6　 小结 58
　 2. 2　 稳态导热 58
　 　 2. 2. 1　 通过平壁的导热 59
　 　 2. 2. 2　 通过圆筒壁的导热 60
　 　 2. 2. 3　 临界热绝缘直径 61
　 　 2. 2. 4　 通过肋壁的导热 62
　 　 2. 2. 5　 通过接触面的导热 63
　 　 2. 2. 6　 二维稳态导热问题 64
　 　 2. 2. 7　 小结 64
　 2. 3　 非稳态导热 64
　 　 2. 3. 1　 非稳态导热的特点 64
　 　 2. 3. 2　 对流换热边界条件下非稳态导热 65
　 　 2. 3. 3　 常热流密度边界条件下非稳态导热 67
　 　 2. 3. 4　 小结 67
　 2. 4　 导热问题数值解 67
　 　 2. 4. 1　 有限差分法原理 67
　 　 2. 4. 2　 建立离散方程的方法 68
　 　 2. 4. 3　 稳态导热问题的数值计算 68
　 　 2. 4. 4　 非稳态导热问题的数值计算 70
　 　 2. 4. 5　 小结 71
　 2. 5　 对流换热分析 71
　 　 2. 5. 1　 影响对流换热的一般因素 72
　 　 2. 5. 2　 对流换热过程微分方程式 72
　 　 2. 5. 3　 对流换热微分方程组 72
　 　 2. 5. 4　 流动边界层和热边界层 72
　 　 2. 5. 5　 层流边界层换热微分方程组及其求解 73
　 　 2. 5. 6　 边界层换热积分方程组及其求解 74
　 　 2. 5. 7　 动量传热和热量传递的类比 75
　 　 2. 5. 8　 外掠平板紊流换热 76
　 　 2. 5. 9　 对流换热无量纲准数及其意义 76
　 　 2. 5. 10　 相似理论基础 76
　 　 2. 5. 11　 小结 78
　 2. 6　 单相流体对流换热及准则关系式 78
　 　 2. 6. 1　 管内受迫流动对流换热 78
　 　 2. 6. 2　 管内受迫对流换热计算 80
　 　 2. 6. 3　 外掠圆管流动换热 81
　 　 2. 6. 4　 自然对流换热 81
　 　 2. 6. 5　 自然对流与受迫对流并存的混合对流换热 82
　 　 2. 6. 6　 小结 82
　 2. 7　 凝结与沸腾换热 84
　 　 2. 7. 1　 凝结换热 84
　 　 2. 7. 2　 沸腾换热 84
　 　 2. 7. 3　 小结 86
　 2. 8　 热辐射的基本定律 86
　 　 2. 8. 1　 热辐射基本概念 86
　 　 2. 8. 2　 普朗克定律 87
　 　 2. 8. 3　 斯特藩 玻耳兹曼定律 87
　 　 2. 8. 4　 兰贝特余弦定律 87
　 　 2. 8. 5　 基尔霍夫定律 88
　 　 2. 8. 6　 小结 88
　 2. 9　 辐射换热计算 89
　 　 2. 9. 1　 角系数 89
　 　 2. 9. 2　 黑表面间的辐射换热 89
　 　 2. 9. 3　 灰表面间的辐射换热 90
　 　 2. 9. 4　 气体辐射 92
　 　 2. 9. 5　 气体与外壳间的辐射换热 93
　 　 2. 9. 6　 太阳辐射 93
　 　 2. 9. 7　 小结 94
　 2. 10　 传热与换热器 94
　 　 2. 10. 1　 通过肋壁的传热 94
　 　 2. 10. 2　 复合换热时的传热计算 95
　 　 2. 10. 3　 传热的增强与削弱 95
　 　 2. 10. 4　 平均温度差 96
　 　 2. 10. 5　 换热器计算 97
　 　 2. 10. 6　 小结 98
　 复习题 98
　 复习题答案与提示 109
第3 章　 工程流体力学及泵与风机 119
　 考试大纲 119
　 3. 1　 流体动力学基础 119
　 　 3. 1. 1　 描述流体运动的两种方法 119
　　 3. 1. 2　 恒定流动和非恒定流动 120
　 　 3. 1. 3　 恒定元流能量方程 120
　 　 3. 1. 4　 恒定总流能量方程 123
　 3. 2　 相似性原理和因次分析 124
　 　 3. 2. 1　 力学相似 125
　 　 3. 2. 2　 相似准数 125
　 　 3. 2. 3　 因次分析法 126
　 　 3. 2. 4　 模型实验 129
　 3. 3　 流动阻力和能量损失 130
　 　 3. 3. 1　 流动阻力和能量损失的分类 130
　 　 3. 3. 2　 层流和紊流现象 131
　 　 3. 3. 3　 均匀流方程 132
　 　 3. 3. 4　 圆管中的层流 132
　 　 3. 3. 5　 紊流运动 133
　 　 3. 3. 6　 沿程阻力的计算 134
　 　 3. 3. 7　 非圆管的沿程损失 135
　 　 3. 3. 8　 局部水头损失 136
　 　 3. 3. 9　 减少阻力的措施 137
　 3. 4　 管路计算 137
　 　 3. 4. 1　 简单管路的计算 137
　 　 3. 4. 2　 串联管路的计算 140
　 　 3. 4. 3　 并联管路的计算 140
　 3. 5　 特定流动分析 141
　 　 3. 5. 1　 势函数和流函数概念 141
　 　 3. 5. 2　 几种简单的平面无旋流动 142
　 　 3. 5. 3　 圆柱形测速管原理 143
　 　 3. 5. 4　 紊流射流的一般特性 144
　 　 3. 5. 5　 特殊射流 146
　 3. 6　 气体动力学基础 148
　 　 3. 6. 1　 理想气体一元恒定流动的运动方程 148
　 　 3. 6. 2　 声速、 滞止参数、 马赫数 148
　 　 3. 6. 3　 气体速度与断面的关系 149
　 3. 7　 泵与风机 150
　 　 3. 7. 1　 泵与风机的性能曲线 151
　 　 3. 7. 2　 管路性能曲线及工作点 152
　 　 3. 7. 3　 泵或风机的联合运行 154
　 　 3. 7. 4　 离心式泵或风机的工况调节 154
　 　 3. 7. 5　 泵的气蚀与安装高度 155
　 　 3. 7. 6　 泵或风机的选择 157
　 复习题 157
　 复习题答案与提示 169
第4 章　 自动控制 177
　 考试大纲 177
　 4. 1　 自动控制与自动控制系统的一般概念 177
　 　 4. 1. 1　 控制工程的基本含义 177
　 　 4. 1. 2　 信息的传递 177
　 　 4. 1. 3　 反馈及反馈控制 178
　 　 4. 1. 4　 开环及闭环控制系统的构成 179
　 　 4. 1. 5　 控制系统的分类及基本要求 182
　 4. 2　 控制系统的数学模型 184
　 　 4. 2. 1　 控制系统各环节的特性 184
　 　 4. 2. 2　 控制系统微分方程的拟定与求解 189
　 　 4. 2. 3　 拉普拉斯变换与反变换 190
　 　 4. 2. 4　 传递函数及其框图 194
　 4. 3　 线性系统的分析与设计 201
　 　 4. 3. 1　 基本调节规律及实现方法 201
　 　 4. 3. 2　 控制系统的一阶瞬态响应 205
　 　 4. 3. 3　 二阶瞬态响应 207
　 　 4. 3. 4　 频率特性基本概念 210
　 　 4. 3. 5　 频率特性表示方法 212
　 　 4. 3. 6　 调节器的特性对调节质量的影响 224
　 　 4. 3. 7　 二阶系统的设计方法 226
　 4. 4　 控制系统的稳定性与对象的调节性能 229
　 　 4. 4. 1　 稳定性基本概念 229
　 　 4. 4. 2　 稳定性与特征方程根的关系 229
　 　 4. 4. 3　 代数稳定判据 230
　 　 4. 4. 4　 对象的调节性能指标 232
　 4. 5　 控制系统的误差分析 232
　 　 4. 5. 1　 误差及稳态误差 232
　 　 4. 5. 2　 系统类型及误差度 233
　 　 4. 5. 3　 静态 (稳态) 误差系数 233
　 4. 6　 控制系统的综合和校正 235
　 　 4. 6. 1　 校正的概念 235
　 　 4. 6. 2　 串联校正装置的形式及其特性 237
　 　 4. 6. 3　 继电器调节系统 (非线性系统) 及校正 240
　 复习题 245
　 复习题答案与提示 257
第5 章　 热工测试技术 270
　 考试大纲 270
　 5. 1　 测量技术的基本知识 270
　 　 5. 1. 1　 测量 270
　 　 5. 1. 2　 测量精度与测量误差 271
　 　 5. 1. 3　 常见测量方法 273
　 　 5. 1. 4　 仪表的测量范围与测量精度 274
　 　 5. 1. 5　 仪表的稳定性 274
　 　 5. 1. 6　 静态特性和动态特性 275
　 　 5. 1. 7　 传感器 276
　 　 5. 1. 8　 传输通道 276
　 　 5. 1. 9　 变换器 276
　 5. 2　 温度的测量 276
　 　 5. 2. 1　 温度与温标 276
　 　 5. 2. 2　 热电材料 278
　 　 5. 2. 3　 热电效应测温原理 279
　 　 5. 2. 4　 膨胀效应测温原理及其应用 280
　 　 5. 2. 5　 热电回路性质及理论 280
　 　 5. 2. 6　 热电偶结构及使用方法 281
　 　 5. 2. 7　 热电阻测温原理及常用材料、 常用组件的使用方法 281
　 　 5. 2. 8　 辐射温度计 282
　 　 5. 2. 9　 温度变送器 284
　 　 5. 2. 10　 测温布置技术 285
　 5. 3　 湿度的测量 285
　 　 5. 3. 1　 干湿球温度计测量原理 285
　 　 5. 3. 2　 干湿球温度电学测量和信号传送传感器 286
　 　 5. 3. 3　 露点仪 286
　 　 5. 3. 4　 露点仪测湿布置技术 288
　 5. 4　 压力的测量 288
　 　 5. 4. 1　 压力计 289
　 　 5. 4. 2　 压力传感器 290
　 　 5. 4. 3　 压力仪表的选用和安装 291
　 5. 5　 流速的测量 293
　 　 5. 5. 1　 流速测量原理 293
　 　 5. 5. 2　 机械风速仪的测量及结构 293
　 　 5. 5. 3　 热线风速仪的测量原理及结构 294
　 　 5. 5. 4　 L 形动压管 (毕托管) 294
　 　 5. 5. 5　 测速仪 295
　 　 5. 5. 6　 流速测量布置技术 295
　 5. 6　 流量的测量 296
　 　 5. 6. 1　 节流法和容积法测流量 296
　 　 5. 6. 2　 流量计 297
　 　 5. 6. 3　 流量测量的布置技术 301
　 5. 7　 液位的测量 302
　 　 5. 7. 1　 常见测液位方法 302
　 　 5. 7. 2　 液位测量的布置及误差消除方法 303
　 5. 8　 热流量的测量 303
　 　 5. 8. 1　 热流计的分类 303
　 　 5. 8. 2　 热阻式热流计 303
　 　 5. 8. 3　 热流计的布置及使用 304
　 　 5. 8. 4　 热水热量的测量 305
　 5. 9　 误差与数据处理 305
　 　 5. 9. 1　 误差函数的分布规律 306
　 　 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 307
　 　 5. 9. 3　 测量结果表达 308
　 　 5. 9. 4　 间接测量*优值、 标准误差、 误差传播理论、 微小误差原则、 误差分配 308
　 　 5. 9. 5　 组合测量原理 310
　 　 5. 9. 6　 *小二乘法原理 310
　 　 5. 9. 7　 经验公式法 311
　 　 5. 9. 8　 相关系数 311
　 　 5. 9. 9　 回归分析 311
　 　 5. 9. 10　 显著性检验及分析 311
　 　 5. 9. 11　 过失误差处理 312
　 　 5. 9. 12　 系统误差处理方法及消除方法 312
　 　 5. 9. 13　 误差的合成定律 312
　 复习题 314
　 复习题答案与提示 320
第6 章　 机械基础 323
　 考试大纲 323
　 6. 1　 概述 323
　 　 6. 1. 1　 机械设计的一般原则和程序 323
　 　 6. 1. 2　 机械零件的设计准则 326
　 　 6. 1. 3　 许用应力和安全系数 327
　 6. 2　 平面机构的自由度 329
　 　 6. 2. 1　 运动副及其分类 330
　 　 6. 2. 2　 平面机构运动简图 330
　　6. 2. 3　机构具有确定运动的条件及平面机构自由度 332
　 6. 3　 平面连杆机构 334
　 　 6. 3. 1　 铰链四杆机构的基本形式和特性 334
　 　 6. 3. 2　 曲柄存在的条件 334
　 　 6. 3. 3　 铰链四杆机构的演化 335
　 6. 4　 凸轮机构 338
　 　 6. 4. 1　 凸轮机构的应用和类型 338
　 　 6. 4. 2　 从动件的基本运动规律 339
　 　 6. 4. 3　 直动从动件盘形凸轮机构的轮廓曲线的绘制 341
　 6. 5　 螺纹连接 343
　 　 6. 5. 1　 螺纹的常用类型和主要参数 343
　 　 6. 5. 2　 螺旋副的受力分析、 效率和自锁 344
　 　 6. 5. 3　 螺纹连接的基本类型 345
　 　 6. 5. 4　 螺纹连接的强度计算 346
　 　 6. 5. 5　 螺纹连接设计时应注意的问题 347
　 6. 6　 带传动 348
　 　 6. 6. 1　 带传动的工作情况分析 348
　 　 6. 6. 2　 普通 V 带传动的主要参数和选择计算 350
　 　 6. 6. 3　 带轮的材料和结构 355
　 　 6. 6. 4　 带传动的张紧与维护 356
　 6. 7　 齿轮机构 356
　 　 6. 7. 1　 齿轮机构的特点与类型 357
　 　 6. 7. 2　 直齿圆柱齿轮各部分名称和尺寸 357
　 　 6. 7. 3　 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件和连续传动条件 358
　 　 6. 7. 4　 齿轮的失效 359
　 　 6. 7. 5　 直齿圆柱齿轮的强度计算 360
　 　 6. 7. 6　 斜齿圆柱齿轮传动及其受力分析 364
　 　 6. 7. 7　 齿轮的结构 364
　 　 6. 7. 8　 蜗杆传动 365
　 6. 8　 轮系 367
　 　 6. 8. 1　 定轴轮系及其传动比 367
　 　 6. 8. 2　 周转轮系及其传动比 368
　 6. 9　 轴 369
　 　 6. 9. 1　 轴的分类 369
　 　 6. 9. 2　 轴的材料 370
　 　 6. 9. 3　 轴的结构 370
　 　 6. 9. 4　 轴的强度计算 371
　 　 6. 9. 5　 轴毂连接类型 373
　 6. 10　 滚动轴承 375
　 　 6. 10. 1　 滚动轴承的分类 376
　 　 6. 10. 2　 滚动轴承的代号 378
　 　 6. 10. 3　 滚动轴承的选择计算 379
　 复习题 381
　 复习题答案与提示 389
模拟试题 (一) 394
　 模拟试题 (一) 答案 400
模拟试题 (二) 406
　 模拟试题 (二) 答案 413
参考文献 418