前言
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、可逆过程与不可逆过程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和开口系统的表达式6
1.3.5系统的储存能6
1.3.6稳定流动能量方程及其应用7
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10
1.4.3压缩因子11
1.4.4临界参数11
1.4.5对比态定律11
1.4.6理想气体的比热容、内能及焓12
1.4.7混合气体12
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14
1.5.2多变过程15
1.5.3压气机的压缩轴功17
1.5.4多级压缩及中间冷却18
1.5.5余隙19
1.6热力学第二定律19
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22
1.7水蒸气和湿空气24
1.7.1蒸发、冷凝、沸腾和汽化24
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27
1.7.6湿空气的焓湿图29
1.7.7湿空气的基本热力过程30
1.8气体和蒸汽的流动31
1.8.1稳定流动基本方程31
1.8.2定熵流动的基本特性32
1.8.3喷管中流速及流量计算33
1.8.4绝热节流35
1.9动力循环36
1.9.1蒸汽动力基本循环——朗肯循环(Rankine Cycle)36
1.9.2回热、再热循环37
1.9.3热电循环37
1.9.4内燃机循环38
1.10制冷循环39
1.10.1空气压缩制冷循环39
1.10.2蒸汽压缩制冷循环40
1.10.3吸收式制冷循环42
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58
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61
2.2.5通过接触面的导热63
2.2.6二维稳态导热问题63
2.2.7小结63
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64
2.3.3常热流密度边界条件下非稳态导热66
2.3.4小结66
2.4导热问题数值解66
2.4.1有限差分法原理66
2.4.2建立离散方程的方法67
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69
2.4.5小结70
2.5对流换热分析71
2.5.1影响对流换热的一般因素71
2.5.2对流换热过程微分方程式71
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边界层换热微分方程组及其求解72
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75
2.5.9对流换热无量纲准数及其意义75
2.5.10相似理论基础76
2.5.11小结77
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79
2.6.3外掠圆管流动换热80
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82
2.7.1凝结换热82
2.7.2沸腾换热83
2.7.3小结84
2.8热辐射的基本定律84
2.8.1热辐射基本概念84
2.8.2普朗克定律85
2.8.3斯特藩-玻耳兹曼定律86
2.8.4兰余弦定律86
2.8.5基尔霍夫定律86
2.8.6小结87
2.9辐射换热计算87
2.9.1角系数87
2.9.2黑表面间的辐射换热88
2.9.3灰表面间的辐射换热88
2.9.4气体辐射90
2.9.5气体与外壳间的辐射换热91
2.9.6太阳辐射91
2.9.7小结92
2.10传热与换热器93
2.10.1通过肋壁的传热93
2.10.2复合换热时的传热计算93
2.10.3传热的增强与削弱94
2.10.4平均温度差94
2.10.5换热器计算95
2.10.6小结97
复习题97
复习题答案与提示107
第3章工程流体力学及泵与风机117
考试大纲117
3.1流体动力学基础117
3.1.1描述流体运动的两种方法117
3.1.2恒定流动和非恒定流动118
3.1.3恒定元流能量方程118
3.1.4恒定总流能量方程121
3.2相似性原理和因次分析122
3.2.1力学相似123
3.2.2相似准数123
3.2.3因次分析法124
3.2.4模型实验127
3.3流动阻力和能量损失128
3.3.1流动阻力和能量损失的分类128
3.3.2层流和紊流现象129
3.3.3均匀流方程130
3.3.4圆管中的层流130
3.3.5紊流运动131
3.3.6沿程阻力的计算132
3.3.7非圆管的沿程损失133
3.3.8局部水头损失134
3.3.9减少阻力的措施135
3.4管路计算135
3.4.1简单管路的计算135
3.4.2串联管路的计算137
3.4.3并联管路的计算138
3.5特定流动分析139
3.5.1势函数和流函数概念139
3.5.2几种简单的平面无旋流动140
3.5.3圆柱形测速管原理141
3.5.4紊流射流的一般特性142
3.5.5特殊射流144
3.6气体动力学基础146
3.6.1理想气体一元恒定流动的运动方程146
3.6.2声速、滞止参数、马赫数146
3.6.3气体速度与断面的关系147
3.7泵与风机148
3.7.1泵与风机的性能曲线149
3.7.2管路性能曲线及工作点150
3.7.3泵或风机的联合运行151
3.7.4离心式泵或风机的工况调节152
3.7.5泵的气蚀与安装高度153
3.7.6泵或风机的选择154
复习题154
复习题答案与提示166
第4章自动控制175
考试大纲175
4.1自动控制与自动控制系统的一般概念175
4.1.1控制工程的基本含义175
4.1.2信息的传递175
4.1.3反馈及反馈控制176
4.1.4开环及闭环控制系统的构成177
4.1.5控制系统的分类及基本要求180
4.2控制系统的数学模型182
4.2.1控制系统各环节的特性182
4.2.2控制系统微分方程的拟定与求解187
4.2.3拉普拉斯变换与反变换188
4.2.4传递函数及其框图192
4.3线性系统的分析与设计199
4.3.1基本调节规律及实现方法199
4.3.2控制系统的一阶瞬态响应203
4.3.3二阶瞬态响应205
4.3.4频率特性基本概念208
4.3.5频率特性表示方法210
4.3.6调节器的特性对调节质量的影响222
4.3.7二阶系统的设计方法224
4.4控制系统的稳定性与对象的调节性能227
4.4.1稳定性基本概念227
4.4.2稳定性与特征方程根的关系228
4.4.3代数稳定判据228
4.4.4对象的调节性能指标230
4.5控制系统的误差分析230
4.5.1误差及稳态误差230
4.5.2系统类型及误差度231
4.5.3静态(稳态)误差系数231
4.6控制系统的综合和校正233
4.6.1校正的概念233
4.6.2串联校正装置的形式及其特性235
4.6.3继电器调节系统(非线性系统)及校正238
复习题243
复习题答案与提示255
第5章热工测试技术267
考试大纲267
5.1测量技术的基本知识267
5.1.1测量267
5.1.2测量精度与测量误差268
5.1.3常见测量方法270
5.1.4仪表的测量范围与测量精度271
5.1.5仪表的稳定性271
5.1.6静态特性和动态特性272
5.1.7传感器273
5.1.8传输通道273
5.1.9变换器273
5.2温度的测量273
5.2.1温度与温标273
5.2.2热电材料275
5.2.3热电效应测温原理276
5.2.4膨胀效应测温原理及其应用277
5.2.5热电回路性质及理论277
5.2.6热电偶结构及使用方法278
5.2.7热电阻测温原理及常用材料、常用组件的使用方法278
5.2.8辐射温度计279
5.2.9温度变送器281
5.2.10测温布置技术282
5.3湿度的测量282
5.3.1干湿球温度计测量原理282
5.3.2干湿球温度电学测量和信号传送传感283
5.3.3露点仪283
5.3.4露点仪测湿布置技术285
5.4压力的测量285
5.4.1压力计286
5.4.2压力传感器287
5.4.3压力仪表的选用和安装288
5.5流速的测量290
5.5.1流速测量原理290
5.5.2机械风速仪的测量及结构290
5.5.3热线风速仪的测量原理及结构290
5.5.4L形动压管(毕托管)291
5.5.5测速仪292
5.5.6流速测量布置技术292
5.6流量的测量293
5.6.1节流法和容积法测流量293
5.6.2流量计294
5.6.3流量测量的布置技术298
5.7液位的测量299
5.7.1常见测液位方法299
5.7.2液位测量的布置及误差消除方法300
5.8热流量的测量300
5.8.1热流计的分类300
5.8.2热流计的布置及使用300
5.8.3热水热量的测量300
5.9误差与数据处理301
5.9.1误差函数的分布规律301
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302
5.9.3测量结果表达303
5.9.4间接测量最优值、标准误差、误差传播理论、微小误差原则、误差分配304
5.9.5组合测量原理306
5.9.6最小二乘法原理306
5.9.7经验公式法306
5.9.8相关系数306
5.9.9回归分析307
5.9.10显著性检验及分析307
5.9.11过失误差处理307
5.9.12系统误差处理方法及消除方法308
5.9.13误差的合成定律308
复习题309
复习题答案与提示316
第6章机械基础319
考试大纲319
6.1概述319
6.1.1机械设计的一般原则和程序319
6.1.2机械零件的设计准则322
6.1.3许用应力和安全系数323
6.2平面机构的自由度325
6.2.1运动副及其分类326
6.2.2平面机构运动简图326
6.2.3机构具有确定运动的条件及平面机构自由度328
6.3平面连杆机构330
6.3.1铰链四杆机构的基本形式和特性330
6.3.2曲柄存在的条件330
6.3.3铰链四杆机构的演化331
6.4凸轮机构334
6.4.1凸轮机构的应用和类型334
6.4.2从动件的基本运动规律335
6.4.3直动从动件盘形凸轮机构的轮廓曲线的绘制337
6.5螺纹连接339
6.5.1螺纹的常用类型和主要参数339
6.5.2螺旋副的受力分析、效率和自锁340
6.5.3螺纹连接的基本类型341
6.5.4螺纹连接的强度计算342
6.5.5螺纹连接设计时应注意的问题343
6.6带传动344
6.6.1带传动的工作情况分析344
6.6.2普通V带传动的主要参数和选择计算346
6.6.3带轮的材料和结构351
6.6.4带传动的张紧与维护352
6.7齿轮机构352
6.7.1齿轮机构的特点与类型353
6.7.2直齿圆柱齿轮各部分名称和尺寸353
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354
6.7.4齿轮的失效355
6.7.5直齿圆柱齿轮的强度计算356
6.7.6斜齿圆柱齿轮传动及其受力分析360
6.7.7齿轮的结构360
6.7.8蜗杆传动361
6.8轮系363
6.8.1定轴轮系及其传动比363
6.8.2周转轮系及其传动比364
6.9轴365
6.9.1轴的分类365
6.9.2轴的材料366
6.9.3轴的结构366
6.9.4轴的计算367
6.9.5轴毂连接类型369
6.10滚动轴承371
6.10.1滚动轴承的分类372
6.10.2滚动轴承的代号374
6.10.3滚动轴承的选择计算375
复习题377
复习题答案与提示385
模拟试题(一)390
模拟试题(一)答案396
模拟试题(二)402
模拟试题(二)答案409
参考文献414

注册公用设备工程师(暖通空调及动力专业)执业资格考试基础考试大纲内容分为公共基础和专业基础两部分，本书紧扣专业基础部分考试大纲，由北京建筑大学有相关课程教学和实践经验丰富的教师编写，具有较强的指导性和实用性。本书包括工程热力学、传热学、工程流体力学及泵与风机、自动控制、热工测试技术和机械基础六章内容，并附有相应的复习题及答案与提示，以提高考生复习备考的效率。在书的很后，还附两套模拟试题及答案，以帮助考生检验复习效果。本书适用于参加2020年度公用设备工程师执业资格考试专业基础课暖通空调及动力专业的人员。