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文檔簡介

1、2準平衡過程:過程的實現是平衡狀態被打破的結果,但每一中間狀態,既離開平衡狀態,又無限接近于平衡狀態,這樣的過程稱為準平衡過程。3可逆過程:熱力系統完成某一準平衡過程之后,若能夠沿原變化返回其初始平衡狀態,且對系統和外界均不留下任何影響,則稱該過程為可逆過程。反之則為不可逆過程。實際中的熱力過程都是不可逆過程,因為過程中存在著各種各樣的能量損失,系統與外界不可能不留下變化而返回到初始狀態。4熱力循環:如果系統經歷若干個不重復的過程,最終又回到初始狀態,所形成的封閉的熱力過程叫做熱力循環。熱力過程中,系統通過邊界與外界傳遞的能量即熱量與功。熱量與功是過程量,是用來衡量熱力系統與外界進行能量傳遞的

2、尺度。四、熱力學第一定律;熱力學第一定律可以表述為“來源:建設工程教育網熱可以變為功,功也可以變為熱。一定量的熱消失時,必產生與之數量相當的功;消耗一定量的功時,也必出現相應數量的熱”。其基本表達形式為進入系統的能量一離開系統的能量一系統儲存能量的增加來源:建設工程教育網在實際的熱力設備中進行能量轉換,工質要在熱力裝置中循環不斷地流經相互銜接的熱力設備,完成不同的熱力過程,才能實現熱與功的轉換,分析各種熱力設備時,常把它們看作開口系統(如鍋爐、汽輪機),并且認為工質在流經熱力設備時,流人和流出系統的質量流量不隨時間變化,系統任何一點的參數和流速不隨來源:建設工程教育網時間變化,系統內的儲存能不

3、隨時間變化,單位時間內加入系統的熱量和系統對外所做的功也不隨時間改變。這樣的流動過程稱為穩定流動。很多實際的流動過程都可以作為穩定流動過程處理。這樣熱力學第一定律在開口系統可以簡化為進入系統的能量一離開系統的能量五、熱力學第二定律熱力學第二定律的表述方法有以下幾種:(1)熱不可能自發地、不付代價地從低溫物體傳向高溫物體。(2)凡是有溫度差的地方都能產生動力。(3)不可能制造出從單一熱源吸熱,使之全部轉化成為功而不留下其他任何變化的熱力發動機??ㄖZ循環由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成,是實際動力循環中效率最高的理想循環,其循環的熱效率表達式為由上式來源:建設工程教育網得出一些重要結論如下:(1)

4、循環熱效率研決定于高溫熱源與低溫熱源的溫度Tl和T2,提高工質吸熱溫度并且盡可能降低工質排向冷源(大氣環境)的溫度,可提高循環熱效率。(2)循環熱效率永遠小于100,因為Tl一00和Tz0都是無法實現的,這正是熱力學第二定律所揭示的規律。(3)當Tl=T2時,循環熱效率為零。這就是說,在沒有溫差存在的體系中,熱能不可能轉變為機械功,要利用熱能來產生動力,就一定要有溫度高于環境的高溫熱源。(4)在兩個不同溫度的恒溫熱源間工作的一切可逆循環,均具有相同的熱效率,且與工質的性質無關。來源:建設工程教育網(5)在兩個不同溫度的恒溫熱源間工作的任何不可逆循環,其熱效率必低于在兩個同樣恒溫熱源間工作的可逆

5、循環。實際循環都是不可逆循環,其熱效率必低于同溫限的卡諾循環。1H411024了解流體流動阻力的影響因素一、流體流動阻力產生的原因來源:建設工程教育網流體流動阻力的產生,原因是多方面的。其內在原因均為流體具有黏性而造成的內摩擦,外在原因是流道界面的限制,使流體與流道壁面接觸,發生流體質點與壁面間的摩擦和撞擊,消耗能量,形成阻力。來源:建設工程教育網由此可見,流體流動阻力大小與流體黏度、來源:建設工程教育網流道結構形狀、流道壁面粗糙程度、流速等因素有關。二、管內液體流動類型1流動型態將微量有色液體導入水流中,使有色液體隨水流一起流動。當水流速度很小時,有色液體沿管軸線作直線運動,呈細直線狀,與相

6、鄰的流體質點無宏觀上的混合,這種流動型態稱來源:建設工程教育網為層流或滯流;隨著水的流速增大,有色液體流動的細線開始抖動、彎曲,呈現波浪形;當流速再增大時,波形起伏加劇,出現強烈的騷擾滑動,全管內水的顏色均勻一致,這種流動型態稱為湍流或紊流。2雷諾數科學家雷諾采用不同的流體、不同的管徑和不同管內壁粗糙度的管子多次進行實驗,所得結果表明:流體的流動型態除了與流速口有關外,還與管徑d、密度lD、黏度p這三個因素有關。雷諾將這四個因素組成一個復合數群,以符號Re表示:實驗結果表明,對于流體在圓管內流動,當Re<2000時,流動型態為層流;,當Re> 4000時,流動型態為湍流;當Re=2

7、000400來源:建設工程教育網 0時,稱為過渡流。三、圓管內流動損失的計算管路系統主要由兩部分組成,一部分是直管;另一部分是管件(如彎頭、三通)、閥門等。將流體流經直管的能量損失稱為沿程阻力(或直管阻力);流體流經管件、閥門等局部地方的能量損失稱為局部阻力。來源:建設工程教育網(一)沿程阻力(直管阻力)損失hr的計算來源:建設工程教育網流體流經一定管徑的直管時,由于流體內摩擦力的作用而產生的阻力。其大小按下式計算:式中h1沿程阻力損失(m);摩擦系數,與雷諾數RP和管壁粗糙度e有關,可通過實驗測定,也可以通過計算得出。當流態處于層流時,l直管段長度(m);d管內徑(m);v流體在管內流速(m

8、/s)(二)局部阻力損失危:的計算局部阻力是指流體通過管路中的管件(如三通、彎頭、大小頭等)、閥門、管子出入口及流量計等局部障礙處而發生的阻力。1阻力系數法式中局部阻力系數,由實驗測定,或查閱有關圖表。2當量長度法將流體的局部阻力折合成相當于流體流經同直徑管長為2.的直管時所產生的阻力,局部阻力損失可表示為式中le管件的當量長度,其值由實驗測定,或查閱有關圖表。3管路的總阻力損失管路的總阻力損失為流體流經直管的阻力損失與各局部阻力損失之和。來源:建設工程教育網hf=hf+hf;(1H411024-6)四、經濟管徑的確定當流體流量Q一定時,管徑d與v1/2成反比。若選較大流速,則管徑減小,投資費

9、用亦減少,但流體流動阻力增大,運行費用(包括能耗及每年的大修理費用)將隨之增加;反之,若選較小流速,運行費用減小,但管徑增大,使投資費用增加。因此,適宜流速的選擇應使每年的運行費與按使用年限計算的投資回收折舊費之和為最小。工程實際中,流體在管路中常用流速范圍有一定的規律。密度大或黏度大的流體,流速取小一些;對于含有固體雜質的流體,流速宜取大一些,以避免固體雜質沉積在管路中;對于真空管路,選擇的流速必須保證產生的壓力降P低于允許值。確定經濟管徑時,一般先選擇適宜流速(或來源:建設工程教育網稱經濟流速),由估算出管徑,再圓整到管子標準規格。1H411030機電工程材料的分類和性能1H411031掌

10、握機電工程材料的分類來源:建設工程教育網工程上通常按材料的物理化學屬性將材料分為:金屬材料、無機非金屬材料、復合材料。一、金屬材料(一)黑色金屬來源:建設工程教育網又稱為鋼鐵材料,按照碳質量分數的含量不同,可以分為生鐵和鋼。1生鐵:碳質量分數含量大于2的為生鐵。2鋼:碳質量分數含量小于2的為鋼,依據其中是否含有合金元素可分為碳素鋼與合金鋼。(1)碳素鋼:按含碳量的多少,可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。(2)合金鋼:按合金元素含量的多少,可分為低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。(二)有色金屬鐵金屬以外的其他金來源:建設工程教育網屬及合金統稱為有色金屬材料。工程上常用的有色金屬包括重金屬和輕金屬。1重金

11、屬(1)銅及銅合金工業純銅密度為8969/cm3,具有良好的導電性、導熱性以及優良的焊接性能,純銅強度不高,硬度較低,塑性好。在純銅中加入合金元素制成銅合金,除了保持純銅的優良特性外,還具有較高的強度,主要品種有黃銅、青銅、白銅。(2)鋅及鋅合金純鋅具有一定的強度和較好的耐蝕性。鋅合金分為變形鋅合金、鑄造鋅合金、熱鍍鋅合金。(3)鎳及鎳合金純鎳是銀白色的金屬,強度較高,塑性好,導熱性差,電阻大。鎳表面在有機介質溶液中會形成鈍化膜保護層而有極強的耐腐蝕性,特別是耐海水腐蝕能力突出。鎳合金是在鎳中加入銅、鉻、鉬等而形成的,耐高溫,耐酸堿腐蝕。(1)鋁及鋁合金工業純鋁密度小,具有良好的導電性和導熱性

12、,塑性好,但強度、硬度低,耐磨性差,可進行各種冷、熱加工。鋁合金分為變形鋁合金、鑄造鋁合金。(2)鎂及鎂合金純鎂強度不高,室溫塑性低,耐蝕性差,易氧化,可用作還原劑。鎂合金可分為變形鎂合金、鑄造鎂合金,用于飛機、宇航結構件和高氣密零部件。(3)鈦及鈦合金純鈦的強度低,但比強度高,塑性及低溫韌性好,耐腐蝕性好。隨著鈦的純度降低,強度升高,塑性大大降低。在純鈦中加入合金元素對其性能進行改善和強化形成鈦合金,其強度、耐熱性、耐蝕性可得到很大提高。二、無機非金屬材料(一)硅酸鹽材料是以天然礦物或人工合成的各種化合物為基本原料,經粉碎、配料、成型和高溫燒結等工序制成的無機非金屬固體材料。包括水泥、玻璃、

13、耐火材料和陶瓷。1水泥以適當成分的生料燒至部分熔融,獲得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料,加入適量石膏,磨細制成的水硬性膠凝材料。2玻璃以多種無機礦物為原料,在高溫下燒至熔融,再經急冷而得的一種各向同性勻質的硅酸鹽材料。其化學穩定性好,質地堅硬,熱膨脹系數低,但熱穩定性很差,在急熱、急冷情況下很容易炸裂。3陶瓷是以黏土等硅酸鹽類礦物為原料,經粉末處理、成型、燒結等過程加工而成。具有堅硬、不燃、不生銹、能承受光照、壓力和電作用等優良的性能。按照陶瓷材料的性能和用途不同可分為:結構陶瓷、功能陶瓷。(1)結構陶瓷:具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、高強度、高硬度的特點,是典型的耐高溫材料、高硬度材料、高

14、耐蝕材料。(2)功能陶瓷:除了具有優異力學性能外,還具有良好的電、磁、熱、光等其他物理化學性能。(二)高分子材料是由相對分子質量很大的大分子組成的材料。由小分子單體經聚合反應生成大分子鏈而得到高分子材料,通過加工制成各種高分子材料制品。高分子材料由于本身的結構特性,表現出與其他材料所不同的特點,表現為:質輕、透明,具有柔軟、高彈的特性;多數高分子材料摩擦系數小,易滑動,能吸收振動和聲音能量;是電絕緣體、難導熱體,熱膨脹較大,耐熱溫度低,低溫脆性;耐水,大多數能耐酸、堿、鹽等;具有蠕變、應力松弛現象的黏彈特性;使用過程中會出現“老化”現象。1塑料塑料是以合成的或天然的樹脂作為主要成分,添加一些輔

15、助材料如填料、增塑劑、穩定劑、防老劑等,在一定溫度、壓力下加工成型。按照成型工藝不同,分為熱塑性塑料、熱固性塑料。(1)熱塑性塑料是以熱塑性樹脂為主體成分,加工塑化成型后具有鏈狀的線狀分子結構,受熱后又軟化,可以反復塑制成型。(2)熱固性塑料是以熱固性樹脂為主體成分,加工固化成型后具有網狀的體型結構,受熱后不再軟化,強熱下發生分解破壞,不可以反復成型。2橡膠橡膠是具有高彈性的高分子材料,它是由生膠、配合劑、增強劑組成,按材料來源不同分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠彈性最好,具有強度大、電絕緣性好、不透水的特點。3纖維具有很大長徑比和一定柔韌性的纖細物質。按原材料及生產過程不同可分為人造纖維與合

16、成纖維。(1)人造纖維是利用自然界中的木料、蘆葦、棉絨等原料經過制漿提取纖維素,再經過化學處理及機械加工而成的。(2)合成纖維是利用石油、煤炭、天然氣等原料生產制造的纖維制品。4涂料是一種涂覆于固體物質表面并形成連續性薄膜的液態或粉末狀態的物質。涂料的主要功能:(1)保護被涂覆物體免受各種作用而發生表面的破壞;(2)裝飾效果;(3)防火、防靜電、防輻射。(三)膠粘劑:用來將其他材料粘接在一起的材料。通過粘附作用,使同質或異質材料連接在一起。三、復合材料1樹脂基復合材料:是以合成樹脂為膠粘劑,玻璃纖維作增強材料麗制成的復合材料,又稱為玻璃鋼。其主要特點是;非勻質材料,無明顯屈服點,材料呈脆性破壞

17、,熱傳導慢,隔熱性能好,有良好的表面性能和施工工藝性,但剛性差,彈性模量小。2金屬基復合材料:是以金屬為基體,復合高強度的增強體材料制造而成。其特點是高比強度、比模量,良好的高溫性能、尺寸穩定性,較低的熱膨脹系數和優異的導電導熱性。1H411032熟悉機電工程材料的性能一、力學性能材料的力學性能是指材料在荷載作用下表現的抵抗外力的行為,包括變形和抗力。能夠反映材料變形和抗力的力學指標有:強度、剛度、彈性、塑性、硬度、韌性、疲勞性。1強度:指材料在外力作用下對永久變形與斷裂的抵抗能力,斷裂是變形的極限。變形可分為彈性變形和塑性變形。彈性變形:材料在外力作用去除后變形能夠恢復。塑性變形:材料在外力作用去除后變形不能夠恢復的殘余變形。反映金屬材料變形性能的指標是伸長率:式中伸長率();l2試件受力前的標距長度(一般取10d或5d);l1試件斷裂后的標距長度。依據材料的強度對塑性變形的抗

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