目錄
前言
第1章工程熱力學(xué)1
考試大綱1
1.1基本概念1
1.1.1熱力學(xué)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(shù)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(shù)及坐標(biāo)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(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程和不可逆過程4
1.2.1準(zhǔn)靜態(tài)過程5
1.2.2可逆過程與不可逆過程5
1.3熱力學(xué)第一定律5
1.3.1熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)5
1.3.2內(nèi)能5
1.3.3焓6
1.3.4熱力學(xué)第一定律在閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)的表達(dá)式6
1.3.5系統(tǒng)的儲(chǔ)存能6
1.3.6穩(wěn)定流動(dòng)能量方程及其應(yīng)用7
1.4氣體性質(zhì)9
1.4.1理想氣體模型及其狀態(tài)方程9
1.4.2實(shí)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(shù)11
1.4.5對(duì)比態(tài)定律11
1.4.6理想氣體的比熱容、內(nèi)能及焓12
1.4.7混合氣體13
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(jī)的壓縮軸功17
1.5.4多級(jí)壓縮及中間冷卻18
1.5.5余隙19
1.6熱力學(xué)第二定律19
1.6.1熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)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(zhì)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(dòng)31
1.8.1穩(wěn)定流動(dòng)基本方程31
1.8.2定熵流動(dòng)的基本特性32
1.8.3噴管中流速及流量計(jì)算33
1.8.4絕熱節(jié)流35
1.9動(dòng)力循環(huán)36
1.9.1蒸汽動(dòng)力基本循環(huán)———朗肯循環(huán)(RankineCycle)36
1.9.2回?zé)�、再熱循環(huán)37
1.9.3熱電循環(huán)37
1.9.4內(nèi)燃機(jī)循環(huán)38
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43
1.10.5氣體的液化44
復(fù)習(xí)題44
復(fù)習(xí)題答案與提示49
第2章傳熱學(xué)54
考試大綱54
2.1導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)54
2.1.1導(dǎo)熱基本概念54
2.1.2傅里葉定律55
2.1.3熱導(dǎo)率55
2.1.4導(dǎo)熱微分方程56
2.1.5導(dǎo)熱過程的單值性條件57
2.1.6小結(jié)58
2.2穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱58
2.2.1通過平壁的導(dǎo)熱58
2.2.2通過圓筒壁的導(dǎo)熱60
2.2.3臨界熱絕緣直徑61
2.2.4通過肋壁的導(dǎo)熱62
2.2.5通過接觸面的導(dǎo)熱63
2.2.6二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題63
2.2.7小結(jié)64
2.3非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱64
2.3.1非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)64
2.3.2對(duì)流換熱邊界條件下非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱64
2.3.3常熱流密度邊界條件下非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱66
2.3.4小結(jié)66
2.4導(dǎo)熱問題數(shù)值解67
2.4.1有限差分法原理67
2.4.2建立離散方程的方法67
2.4.3穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的數(shù)值計(jì)算68
2.4.4非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的數(shù)值計(jì)算69
2.4.5小結(jié)71
2.5對(duì)流換熱分析71
2.5.1影響對(duì)流換熱的一般因素71
2.5.2對(duì)流換熱過程微分方程式72
2.5.3對(duì)流換熱微分方程組72
2.5.4流動(dòng)邊界層和熱邊界層72
2.5.5邊界層換熱微分方程組及其求解73
2.5.6邊界層換熱積分方程組及其求解74
2.5.7動(dòng)量傳熱和熱量傳遞的類比75
2.5.8外掠平板紊流換熱75
2.5.9對(duì)流換熱無量綱準(zhǔn)數(shù)及其意義76
2.5.10相似理論基礎(chǔ)76
2.5.11小結(jié)78
2.6單相流體對(duì)流換熱及準(zhǔn)則關(guān)系式78
2.6.1管內(nèi)受迫流動(dòng)對(duì)流換熱78
2.6.2管內(nèi)受迫對(duì)流換熱計(jì)算79
2.6.3外掠圓管流動(dòng)換熱80
2.6.4自然對(duì)流換熱81
2.6.5自然對(duì)流與受迫對(duì)流并存的混合對(duì)流換熱82
2.6.6小結(jié)82
2.7凝結(jié)與沸騰換熱83
2.7.1凝結(jié)換熱83
2.7.2沸騰換熱84
2.7.3小結(jié)85
2.8熱輻射的基本定律86
2.8.1熱輻射基本概念86
2.8.2普朗克定律87
2.8.3斯特藩玻耳茲曼定律87
2.8.4蘭貝特余弦定律87
2.8.5基爾霍夫定律87
2.8.6小結(jié)88
2.9輻射換熱計(jì)算88
2.9.1角系數(shù)88
2.9.2黑表面間的輻射換熱89
2.9.3灰表面間的輻射換熱90
2.9.4氣體輻射92
2.9.5氣體與外殼間的輻射換熱92
2.9.6太陽輻射93
2.9.7小結(jié)94
2.10傳熱與換熱器94
2.10.1通過肋壁的傳熱94
2.10.2復(fù)合換熱時(shí)的傳熱計(jì)算95
2.10.3傳熱的增強(qiáng)與削弱95
2.10.4平均溫度差96
2.10.5換熱器計(jì)算96
2.10.6小結(jié)98
復(fù)習(xí)題98
復(fù)習(xí)題答案與提示109
第3章工程流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)119
考試大綱119
3.1流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)119
3.1.1描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法119
3.1.2恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)120
4
3.1.3恒定元流能量方程120
3.1.4恒定總流能量方程123
3.2相似性原理和因次分析124
3.2.1力學(xué)相似125
3.2.2相似準(zhǔn)數(shù)125
3.2.3因次分析法126
3.2.4模型實(shí)驗(yàn)129
3.3流動(dòng)阻力和能量損失130
3.3.1流動(dòng)阻力和能量損失的分類130
3.3.2層流和紊流現(xiàn)象131
3.3.3均勻流方程132
3.3.4圓管中的層流132
3.3.5紊流運(yùn)動(dòng)133
3.3.6沿程阻力的計(jì)算134
3.3.7非圓管的沿程損失135
3.3.8局部水頭損失136
3.3.9減少阻力的措施137
3.4管路計(jì)算137
3.4.1簡(jiǎn)單管路的計(jì)算137
3.4.2串聯(lián)管路的計(jì)算140
3.4.3并聯(lián)管路的計(jì)算140
3.5特定流動(dòng)分析141
3.5.1勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)概念141
3.5.2幾種簡(jiǎn)單的平面無旋流動(dòng)142
3.5.3圓柱形測(cè)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氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)148
3.6.1理想氣體一元恒定流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程148
3.6.2聲速、滯止參數(shù)、馬赫數(shù)148
3.6.3氣體速度與斷面的關(guān)系149
3.7泵與風(fēng)機(jī)150
3.7.1泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線151
3.7.2管路性能曲線及工作點(diǎn)152
3.7.3泵或風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行153
3.7.4離心式泵或風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)154
3.7.5泵的氣蝕與安裝高度155
3.7.6泵或風(fēng)機(jī)的選擇156
復(fù)習(xí)題156
復(fù)習(xí)題答案與提示168
第4章自動(dòng)控制177
考試大綱177
4.1自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念177
4.1.1控制工程的基本含義177
4.1.2信息的傳遞177
4.1.3反饋及反饋控制178
4.1.4開環(huán)及閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成179
4.1.5控制系統(tǒng)的分類及基本要求182
4.2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型184
4.2.1控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的特性184
4.2.2控制系統(tǒng)微分方程的擬定與求解189
4.2.3拉普拉斯變換與反變換190
4.2.4傳遞函數(shù)及其框圖194
4.3線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)201
4.3.1基本調(diào)節(jié)規(guī)律及實(shí)現(xiàn)方法201
4.3.2控制系統(tǒng)的一階瞬態(tài)響應(yīng)205
4.3.3二階瞬態(tài)響應(yīng)207
4.3.4頻率特性基本概念210
4.3.5頻率特性表示方法212
4.3.6調(diào)節(jié)器的特性對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響224
4.3.7二階系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法226
4.4控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與對(duì)象的調(diào)節(jié)性能229
4.4.1穩(wěn)定性基本概念229
4.4.2穩(wěn)定性與特征方程根的關(guān)系229
4.4.3代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)230
4.4.4對(duì)象的調(diào)節(jié)性能指標(biāo)232
4.5控制系統(tǒng)的誤差分析232
4.5.1誤差及穩(wěn)態(tài)誤差232
4.5.2系統(tǒng)類型及誤差度233
4.5.3靜態(tài)(穩(wěn)態(tài))誤差系數(shù)233
4.6控制系統(tǒng)的綜合和校正235
4.6.1校正的概念235
4.6.2串聯(lián)校正裝置的形式及其特性237
4.6.3繼電器調(diào)節(jié)系統(tǒng)(非線性系統(tǒng))及校正240
復(fù)習(xí)題245
復(fù)習(xí)題答案與提示257
第5章熱工測(cè)試技術(shù)269
考試大綱269
5.1測(cè)量技術(shù)的基本知識(shí)269
5.1.1測(cè)量269
5.1.2測(cè)量精度與測(cè)量誤差270
5.1.3常見測(cè)量方法272
5.1.4儀表的測(cè)量范圍與測(cè)量精度273
5.1.5儀表的穩(wěn)定性273
5.1.6靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性274
5.1.7傳感器275
5.1.8傳輸通道275
5.1.9變換器275
5.2溫度的測(cè)量275
5.2.1溫度與溫標(biāo)275
5.2.2熱電材料277
5.2.3熱電效應(yīng)測(cè)溫原理278
5.2.4膨脹效應(yīng)測(cè)溫原理及其應(yīng)用279
5.2.5熱電回路性質(zhì)及理論279
5.2.6熱電偶結(jié)構(gòu)及使用方法280
5.2.7熱電阻測(cè)溫原理及常用材料、常用組件的使用方法280
5.2.8輻射溫度計(jì)281
5.2.9溫度變送器283
5.2.10測(cè)溫布置技術(shù)284
5.3濕度的測(cè)量284
5.3.1干濕球溫度計(jì)測(cè)量原理284
5.3.2干濕球溫度電學(xué)測(cè)量和信號(hào)傳送傳感285
5.3.3露點(diǎn)儀285
5.3.4露點(diǎn)儀測(cè)濕布置技術(shù)287
5.4壓力的測(cè)量287
5.4.1壓力計(jì)288
5.4.2壓力傳感器289
5.4.3壓力儀表的選用和安裝290
5.5流速的測(cè)量292
5.5.1流速測(cè)量原理292
5.5.2機(jī)械風(fēng)速儀的測(cè)量及結(jié)構(gòu)292
5.5.3熱線風(fēng)速儀的測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)292
5.5.4L形動(dòng)壓管(畢托管)293
5.5.5測(cè)速儀294
5.5.6流速測(cè)量布置技術(shù)294
5.6流量的測(cè)量295
5.6.1節(jié)流法和容積法測(cè)流量295
5.6.2流量計(jì)296
5.6.3流量測(cè)量的布置技術(shù)300
5.7液位的測(cè)量301
5.7.1常見測(cè)液位方法301
5.7.2液位測(cè)量的布置及誤差消除方法302
5.8熱流量的測(cè)量302
5.8.1熱流計(jì)的分類302
5.8.2熱阻式熱流計(jì)302
5.8.3熱流計(jì)的布置及使用303
5.8.4熱水熱量的測(cè)量303
5.9誤差與數(shù)據(jù)處理303
5.9.1誤差函數(shù)的分布規(guī)律304
5.9.2直接測(cè)量的平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)誤差、有效數(shù)字和測(cè)量結(jié)果表達(dá)305
5.9.3測(cè)量結(jié)果表達(dá)306
5.9.4間接測(cè)量最優(yōu)值、標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量原理309
5.9.6最小二乘法原理309
5.9.7經(jīng)驗(yàn)公式法309
5.9.8相關(guān)系數(shù)309
5.9.9回歸分析309
5.9.10顯著性檢驗(yàn)及分析310
5.9.11過失誤差處理310
5.9.12系統(tǒng)誤差處理方法及消除方法310
5.9.13誤差的合成定律311
復(fù)習(xí)題312
復(fù)習(xí)題答案與提示318
第6章機(jī)械基礎(chǔ)321
考試大綱321
6.1概述321
6.1.1機(jī)械設(shè)計(jì)的一般原則和程序321
6.1.2機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則324
6.1.3許用應(yīng)力和安全系數(shù)325
6.2平面機(jī)構(gòu)的自由度327
6.2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類328
6.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖328
6.2.3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及平面機(jī)構(gòu)自由度330
6.3平面連桿機(jī)構(gòu)332
6.3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的演化333
6.4凸輪機(jī)構(gòu)336
6.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型336
6.4.2從動(dòng)件的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律337
6.4.3直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線的繪制339
6.5螺紋連接341
6.5.1螺紋的常用類型和主要參數(shù)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(qiáng)度計(jì)算344
6.5.5螺紋連接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題�{345
6.6帶傳動(dòng)346
6.6.1帶傳動(dòng)的工作情況分析346
6.6.2普通V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)和選擇計(jì)算348
6.6.3帶輪的材料和結(jié)構(gòu)353
6.6.4帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)354
6.7齒輪機(jī)構(gòu)354
6.7.1齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)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(dòng)條件356
6.7.4齒輪的失效357
6.7.5直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算358
6.7.6斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)及其受力分析362
6.7.7齒輪的結(jié)構(gòu)362
6.7.8蝸桿傳動(dòng)363
6.8輪系365
6.8.1定軸輪系及其傳動(dòng)比365
6.8.2周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)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(jié)構(gòu)368
6.9.4軸的強(qiáng)度計(jì)算369
6.9.5軸轂連接類型371
6.10滾動(dòng)軸承373
6.10.1滾動(dòng)軸承的分類374
6.10.2滾動(dòng)軸承的代號(hào)376
6.10.3滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算377
復(fù)習(xí)題379
復(fù)習(xí)題答案與提示387
模擬試題(一)392
模擬試題(一)答案398
模擬試題(二)404
模擬試題(二)答案411
參考文獻(xiàn)416