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第1章　工程热力学1

1.1　基本概念1

1.1.1　热力学系统1

1.1.2　功与热2

1.1.3　状态、热力学平衡状态2

1.1.4　状态参数、状态方程式2

1.1.5　热力过程、准静态过程、可逆过程4

1.1.6　热力循环5

1.2　单位制5

1.3　热力学第一定律7

1.3.1　热力学第一定律的基本表达式7

1.3.2　系统储存能10

1.3.3　热力学第一定律在开口系统的表达式10

1.3.4　稳定流动能量方程式的应用11

1.4　气体的性质13

1.4.1　理想气体模型及其状态方程式13

1.4.2　理想气体的质量热容（比热容）15

1.4.3　理想气体热力学能、焓和熵的计算16

1.4.4　混合气体的性质18

1.4.5　实际气体模型及其状态方程式21

1.5　理想气体的基本热力过程及气体压缩22

1.5.1　理想气体的基本热力过程22

1.5.2　多变过程23

1.5.3　气体压缩25

1.6　热力学第二定律27

1.6.1　热力学第二定律的表述及实质28

1.6.2　卡诺循环和卡诺定理28

1.6.3　克劳修斯不等式、熵29

1.6.4　孤立系统熵增原理31

1.6.5　？32

1.7　水蒸气和湿空气33

1.7.1　水蒸气状态的确定33

1.7.2　水蒸气图表及应用35

1.7.3　湿空气的性质36

1.7.4　湿空气焓湿图38

1.7.5　湿空气的热力过程39

1.8　气体和蒸汽流动41

1.8.1　稳定流动的基本方程式41

1.8.2　喷管和扩压管42

1.8.3　绝热节流46

1.9　动力循环47

1.9.1　蒸汽动力循环47

1.9.2　内燃机循环50

1.10　制冷循环51

1.10.1　空气压缩制冷循环51

1.10.2　蒸汽压缩式制冷循环52

1.10.3　吸收式制冷循环53

1.10.4　热泵53

1.10.5　气体液化54

第2章　传热学55

2.1　导热理论基础55

2.1.1　导热基本概念55

2.1.2　傅里叶定律56

2.1.3　导热系数56

2.1.4　导热微分方程57

2.1.5　导热过程的单值性条件58

2.2　稳态导热59

2.2.1　通过平壁的导热59

2.2.2　通过圆筒壁的导热61

2.2.3　临界热绝缘直径62

2.2.4　通过肋壁的导热63

2.2.5　通过接触面的导热65

2.2.6　二维稳态导热问题65

2.3　非稳态导热66

2.3.1　非稳态导热的特点66

2.3.2　对流换热边界条件下非稳态导热66

2.3.3　常热流密度边界条件下非稳态导热69

2.4　导热问题数值解70

2.4.1　有限差分法原理70

2.4.2　节点离散方程的建立71

2.4.3　稳态导热问题的数值计算72

2.4.4　非稳态导热问题的数值计算72

2.5　对流换热分析74

2.5.1　影响对流换热的因素74

2.5.2　对流换热过程微分方程式75

2.5.3　对流换热微分方程组75

2.5.4　边界层76

2.5.5　边界层换热微分方程组及其求解77

2.5.6　边界层换热积分方程组及其求解79

2.5.7　动量传递和热量传递的类比80

2.5.8　相似理论基础81

2.6　单相流体对流换热及准则关联式84

2.6.1　管内受迫流动换热84

2.6.2　外掠圆管流动换热88

2.6.3　自然对流换热89

2.6.4　自然对流与受迫对流并存的混合对流换热90

2.7　凝结与沸腾换热91

2.7.1　凝结换热91

2.7.2　沸腾换热92

2.8　热辐射的基本定律94

2.8.1　基本概念94

2.8.2　普朗克定律95

2.8.3　斯忒藩（斯蒂芬）—玻尔兹曼定律95

2.8.4　兰贝特余弦定律96

2.8.5　基尔霍夫定律96

2.9　辐射换热计算97

2.9.1　角系数97

2.9.2　黑表面间的辐射换热98

2.9.3　灰表面间的辐射换热99

2.9.4　气体辐射101

2.9.5　太阳辐射103

2.10　传热与换热器104

2.10.1　通过肋壁的传热104

2.10.2　复合换热105

2.10.3　传热的增强与削弱105

2.10.4　平均温度差106

2.10.5　换热器计算107

第3章　工程流体力学及泵与风机110

3.1　流体动力学基础110

3.1.1　流体的作用力、力学性质和力学模型110

3.1.2　研究流体运动的两种方法111

3.1.3　稳定流动与非稳定流动112

3.1.4　理想流体的运动方程式112

3.1.5　实际流体的运动方程式113

3.1.6　柏努利方程式及其使用条件113

3.2　相似原理和模型实验118

3.2.1　物理现象相似的概念118

3.2.2　相似准数118

3.2.3　相似三定理120

3.2.4　因次分析法121

3.2.5　流体力学模型研究122

3.2.6　实验数据处理123

3.3　流动阻力和能量损失123

3.3.1　层流与紊流现象123

3.3.2　圆管中层流和紊流的速度分布124

3.3.3　流动阻力分类和能量损失计算127

3.3.4　沿程阻力系数的计算128

3.3.5　局部阻力产生的原因和计算方法131

3.3.6　减少阻力的措施133

3.4　管路计算134

3.4.1　简单管路的计算134

3.4.2　串联管路的计算134

3.4.3　并联管路的计算135

3.5　气体射流136

3.5.1　紊流射流的结构及特性136

3.5.2　温差或浓差射流137

3.5.3　旋转射流138

3.5.4　有限空间射流139

3.6　特定流动分析140

3.6.1　流体微团运动分析140

3.6.2　有旋流动141

3.6.3　无旋流动与势函数141

3.6.4　平面流动与流函数142

3.6.5　平面无旋流动143

3.6.6　几种简单流动分析144

3.6.7　势流叠加与圆柱形测速管原理145

3.7　一元气体动力学基础148

3.7.1　压力波传播、音速和马赫数148

3.7.2　可压缩流体一元稳定流动的基本方程149

3.7.3　渐缩喷管与拉伐尔管的特点151

3.7.4　实际喷管的性能152

3.8　泵与风机和网络系统的匹配154

3.8.1　泵与风机的基本理论154

3.8.2　泵与风机的性能曲线156

3.8.3　网络系统中泵与风机的工作点157

3.8.4　离心式泵与风机的工况调节162

3.8.5　离心式泵与风机的选择162

3.8.6　气蚀与安装要求163

第4章　自动控制168

4.1　自动控制与自动控制系统的一般概念168

4.1.1　“控制工程”基本含义168

4.1.2　信息的传递169

4.1.3　反馈及反馈控制169

4.1.4　开环及闭环控制系统构成170

4.1.5　控制系统的分类及基本要求170

4.2　控制系统数学模型171

4.2.1　控制系统各环节的特性171

4.2.2　控制系统微分方程的拟定与求解178

4.2.3　拉普拉斯变换与反变换179

4.2.4　传递函数及其方块图181

4.3　线性系统的分析与设计188

4.3.1　基本调节规律及实现方法188

4.3.2　控制系统一阶瞬态响应196

4.3.3　二阶系统的瞬态响应197

4.3.4　频率特性基本概念200

4.3.5　频率特性表示方法201

4.3.6　调节器的特性对调节质量的影响202

4.3.7　二阶系统的设计方法204

4.4　控制系统的稳定性与对象的调节性能207

4.4.1　稳定性基本概念207

4.4.2　稳定性与特征方程根的关系208

4.4.3　代数稳定判据209

4.4.4　对象的调节性能指标210

4.5　掌握控制系统的误差分析210

4.5.1　误差及稳态误差211

4.5.2　系统类型及误差度、静态误差系数212

4.6　控制系统的综合与校正214

4.6.1　校正的概念214

4.6.2　串联校正装置的形式及其特性215

4.6.3　继电器调节系统（非线性系统）及校正217

第5章　热工测试技术222

5.1　测试技术的基本知识222

5.1.1　测量222

5.1.2　测量精度与误差223

5.1.3　常用测量方法224

5.1.4　测量范围与测量精度225

5.1.5　稳定性226

5.1.6　静态特性与动态特性226

5.1.7　传感器227

5.1.8　传输通道227

5.1.9　变换器（变送器）227

5.2　温度的测量227

5.2.1　温度与温标227

5.2.2　膨胀效应测温原理及其应用229

5.2.3　热电效应测温原理230

5.2.4　热电回路性质及理论230

5.2.5　热电材料232

5.2.6　热电偶结构及使用233

5.2.7　热电阻测温原理及常用材料、常用组件的使用方法235

5.2.8　非接触测量方法236

5.2.9　温度变送器237

5.2.10　测温布置技术238

5.3　湿度的测量239

5.3.1　干湿球温度计测量原理239

5.3.2　干湿球电学测量和信号传送传感239

5.3.3　露点仪241

5.3.4　露点仪测湿布置技术244

5.4　压力的测量244

5.4.1　液柱式压力计244

5.4.2　活塞式压力计245

5.4.3　弹簧管式压力计245

5.4.4　膜式压力计246

5.4.5　波纹管压力计246

5.4.6　压电式压力计246

5.4.7　传感器247

5.4.8　压力仪表的选用和安装248

5.5　流速的测量249

5.5.1　流速测量原理249

5.5.2　机械风速仪的测量及结构250

5.5.3　热线风速仪的测量原理及结构250

5.5.4　L形动压管250

5.5.5　测速仪251

5.5.6　流速测量布置技术252

5.6　流量的测量253

5.6.1　节流法测量流量原理253

5.6.2　容积法测量流量254

5.6.3　流量计254

5.6.4　流量测量的布置技术256

5.7　液位的测量257

5.7.1　直读式测液位257

5.7.2　压力法测液位257

5.7.3　浮力法测液位258

5.7.4　电容法测液位258

5.7.5　超声波法测液位258

5.7.6　液位测量的布置及误差消除方法259

5.8　热流量的测量259

5.8.1　热流计的分类259

5.8.2　热流计的布置及使用260

5.9　误差与数据处理260

5.9.1　误差函数的分布规律260

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261

5.9.3　间接测量最优值、误差传递理论、标准误差、误差分配262

5.9.4　组合测量原理264

5.9.5　最小二乘法原理264

5.9.6　经验公式法266

5.9.7　相关系数266

5.9.8　回归分析266

5.9.9　显著性检验与分析266

5.9.10　过失误差处理266

5.9.11　系统误差处理方法及消除方法267

5.9.12　误差的合成定律267

第6章　机械基础269

6.1　机械设计的基本知识269

6.1.1　机械设计的一般原则和程序269

6.1.2　机械零件的计算准则270

6.1.3　许用应力与安全因素272

6.2　平面机构的自由度275

6.2.1　概述275

6.2.2　机构中的运动副及其分类275

6.2.3　平面机构运动简图276

6.2.4　平面机构的自由度及机构确定运动的条件278

6.3　平面连杆机构281

6.3.1　铰链四杆机构的基本型式282

6.3.2　铰链四杆机构存在曲柄的条件282

6.3.3　铰链四杆机构的演化284

6.4　凸轮机构287

6.4.1　凸轮机构的基本类型和应用287

6.4.2　从动件常用运动规律289

6.4.3　直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的绘制292

6.5　螺纹连接295

6.5.1　螺纹的主要参数和常用类型296

6.5.2　螺旋副的受力分析、效率和自锁297

6.5.3　螺纹连接的基本类型和防松方法299

6.5.4　螺纹连接的强度计算302

6.5.5　螺纹连接设计时应注意的问题304

6.6　带传动305

6.6.1　普通带传动的工作情况分析306

6.6.2　普通V带传动的主要参数和设计309

6.6.3　带轮的材料和结构314

6.6.4　带轮的张紧和带传动的维护315

6.7　齿轮机构316

6.7.1　齿轮机构的特点和类型316

6.7.2　直齿圆柱齿轮的各部分名称和尺寸317

6.7.3　渐开线齿轮的正确啮合条件和连续传动条件319

6.7.4　轮齿的失效和齿轮传动设计准则321

6.7.5　直齿圆柱齿轮的强度计算322

6.7.6　斜齿圆柱齿轮传动及其受力分析325

6.7.7　齿轮的结构326

6.7.8　蜗杆传动327

6.7.9　蜗杆与蜗轮材料329

6.8　轮系329

6.8.1　轮系的基本类型329

6.8.2　定轴轮系传动比计算330

6.8.3　周转轮系传动比计算332

6.8.4　轮系的功用335

6.9　轴335

6.9.1　轴的分类335

6.9.2　轴的材料336

6.9.3　轴的结构337

6.9.4　轴的强度计算339

6.9.5　轴毂连接的类型341

6.10　滚动轴承344

6.10.1　滚动轴承的基本类型345

6.10.2　滚动轴承的代号347

6.10.3　滚动轴承的失效形式及计算准则350

6.10.4　滚动轴承类型的选择353

第7章　职业法规355

7.1　职业法规概述355

7.1.1　法规的基本概念355

7.1.2　职业法规所调整的法律关系355

7.1.3　注册公用设备工程师的执业要求356

7.2　建设工程法规356

7.2.1 中华人民共和国招标投标法356

7.2.2　中华人民共和国城市规划法362

7.2.3　建设工程合同法律制度364

7.2.4　中华人民共和国环境保护法365

7.2.5　建筑法371

7.2.6　中华人民共和国城市房地产管理法376

7.3　勘察设计管理条例380

7.3.1　建设工程勘察设计文件的编制与实施380

7.3.2　罚则380

7.3.3　勘察设计资质分类和分级381

7.3.4　勘察设计资质审批381

7.3.5　资质年检381

7.4　建设工程质量管理条例382

7.4.1　建设工程参与各方的质量责任和义务382

7.4.2　建设工程质量保修384

7.4.3　建设工程质量监督检查384

7.5　建设工程安全管理条例385

7.5.1　安全生产责任385

7.5.2　安全生产教育培训388

7.5.3　生产安全事故的应急救援和调查处理388

7.6　中华人民共和国节约能源法388

7.6.1　总则388

7.6.2　节能管理389

7.6.3　节能技术进步389

7.7　勘察设计职工职业道德390

7.8　特种设备安全监察条例390

7.8.1　基本规定390

7.8.2　特种设备生产规定390

7.8.3　特种设备使用规定391

7.8.4　特种设备检测规定391

7.8.5　特种设备监察规定392

7.8.6　名词解释392

参考文献394