2014二级建造师机电工程复习资料13

　　1M411082 工质能量转换的关系和条件

　　实践证明;能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒定律。把这一定律应用于伴有热现象的能量转换和转移过程，即为热力学第一定律，表明了热能与机械能在传递或转换过程中的能量守恒，据此建立能量方程。

　　能量方程的一般形式;系统收入能量一支出能量=系统储存能量的增量

　　(1)系统能量的组成

　　系统能量分为两大类：一类是系统本身的能量，称为系统储存能;另一类是系统与外界之间相互传递的能量。

　　系统储存能分为内能和外储存能两部分：

　　● 内能(或称内储存能)是工质内部分子动能与分子位能的总和，用U表示，其单位是焦尔(J)，单位质量工质的内能用u表示，其单位是焦尔/千克(J/kg)。系统内能取决于系统本身(内部)的状态，与工质的分子结构及微观运动形式有关。内能是工质的温度和比容的函数，因此内能也属工质的状态参数。

　　● 外储存能包括工质以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量(称为宏观动能)及系统工质与外力场的相互作用时具有的能量(如重力位能)。

　　宏观动能：物体以某一速度运动时，其具有的动能为宏观运动动能。

　　重力位能：在重力场中物体相对于系统外的参考坐标系的高度为重力位能。

　　● 系统的总储存能为内储存能与外储存能之和。对于没有宏观运动，并且高度为零的系统，系统总储存能就等于内能。

　　● 闭口系统能量方程：与外界不发生物质交换(即没有物质穿过边界)的系统称为闭

　　口系统，闭口系统的质量保持恒定，其系统能量方程：

　　系统总储存能的变化=系统内能的变化。

　　● 开口系统能量方程：有物质穿过边界的系统称为开口系统，其能量方程：

　　进入控制体的能量一控制体输出能量=控制体中储存能量的增量

　　(2)系统与外界的能量传递

　　系统与外界传递能量是指系统与外界热力源(热源、功源、质源)或与其他有关物体之间进行的能量传递。系统与外界热进行的能量传递包括：热量、功和物质流能。

　　● 热量：热量学的热量定义是：在温差作用下系统与外界传递的能量称为热量。热量一旦通过界面传人(或传出)系统，就变 成系统(或外界)储存能的一部分，即内能，有时习惯上称为热能。显然，热量与内能(或热能)之间有原则的区别。热量是与过程特性有关的过程量。

　　●功：在热力学中，功是系统除温差以外的其他不平衡势差所引起的系统与外界之间 传递的能量。功也是与过程特性有关的过程量功可分为：

　　膨胀功(也称容积功)：热转换为功，工质容积都要膨胀，也就是说都有膨胀功。闭口系统膨胀功通过系统界面传递，而开口系统的膨胀功可通过其他形式(如轴)传递。

　　轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。通常规定系统输出轴功为正功，输入轴功为负功。轴功可于能量的转换，如汽轮机中热能转换为机械能;也可能是机械能的直接传递，如水轮机。

　　● 物质流能：随物质流传递的能量包括流动工质本身具有的能量(内能、宏观动能和重力位能)和流动功(或称推动功)，流动功是为推动流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。

　　● 焙的物理意义：对于流动工质，我们把内能和流动功称为焓，焓具有能量意义，它表示流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。焙也是工质的状态参数。如果工质的动能和位能可以忽略，则焓表示随流动工质传递的总能量。

　　● 熵：我们把工质在可逆过程中传递的热量与当时温度之比的总和称为工质的熵的变化，熵用s表示，其单位是J/K，单位质量工质的熵用，表示;其单位是J/ksK。

　　熵也是工质的状态参数，用工质的熵的变化来表达热力过程特性。

　　对于可逆的等温过程，工质的熵的变化就等于传递的热量与该温度的比值。

　　(3)能量的转换条件

　　凡是涉及到热现象的能量转换过程，都是有一定的方向性和不可逆性，即过程总是朝一个方向进行而不能自发地反向进行，这个方向就是指系统从不平衡状态朝平衡状态进行。 反向过程的进行必须同时伴有另外的补偿过程存在，例如要使热量由低温物体传向高温物体，可以通过制冷机消耗一定的机械功来实现，这里消耗机械功的过程就是补偿过程。

　　(4)卡诺循环

　　● 卡诺循环是由以下四个过程组成的理想循环，如图1M411082所示。

　　过程a-b：工质从热源(T1)可逆定温吸热;

　　b-c：工质可逆绝热(定熵)膨胀;

　　c-d：工质向冷源(T2)可逆定温放热;

　　d-a：工质可逆绝热(定熵)压缩回复到初始状态。工质在整个循环过程中从热源吸热ql，向冷源放热q2，对外界作功w1，外界对系统作功w2，循环净功w0。

　　● 卡诺循环的热效率：

　　卡诺循环热效率的大小只决定于热源温度T1：及冷源温度T2。要提高其热效率可通过提高T1及降低T2的办法来实现。

　　卡诺循环热效率总是小于1。只有当T1=∞或T2=0时，热效率才能等于1，但都是不可能的。

　　单一热源的循环发动机是不可能实现的。

　　卡诺循环的热效率与工质的性质无关。

　　● 逆卡诺循环：

　　反方向进行的卡诺循环称为逆卡诺循环，是由工质的定熵降温膨胀过程、可逆定温吸热膨胀过程、定熵升温压缩过程和可逆定温放热压缩过程等四个可逆过程组成。逆卡诺循环的性能系数(致冷系数ε1或供热系数ε12)也只决定于热源温度T1和T2。

　　逆卡诺循环可用来制冷，也可用来供热。这两个目的可单独实现，也可在同一设备中交替实现，即冬季用来作为热泵采暖，夏季作为制冷机用于空调制冷。

　　卡诺定理：

　　卡诺定理指出所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高。在同温热源与同温冷源之间的一切可逆热机，其热效率均相等。

　　卡诺循环解决了热机热效率的极限值问题，并从原则上提出了提高热效率的途径。在相同的热源与冷源之间，卡诺循环的热效率为最高，一切其他实际循环，均低于卡诺循环的热效率。一切实际热机进行的都是不可逆循环，改进实际热机循环的方向是以卡诺循环热效率为最高标准，尽可能接近卡诺循环。

　　机电安装工程中利用能量转换的实例如：汽轮机等动力机械利用工质在机器中膨胀获得机械功;压气机消耗轴功使气体压缩升高其压力;制冷机消耗轴功实现制冷;热泵消耗轴功实现供热。

　　1M412010 掌握起重技术在机电安装工程中的应用

　　1M412011 起重机械的分类、使用特点、基本参数及计算载荷

　　(1)起重机械的分类

　　起重机械可分为两大类：轻小起重机具和起重机。

　　● 轻小起重机具包括：

　　千斤顶(齿条、螺旋、液压)、滑轮组、葫芦(手动、电动)、卷扬机(手动、电动、液 动)、悬挂单轨。

　　● 起重机又可分为：

　　桥架式(桥式起重机、门式起重机)、缆索式、臂架式(自行式、塔式、门座式、铁 路式、浮式、桅杆式起重机)。

　　(2)起重机械使用特点

　　建筑、安装工程常用的起重机有自行式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机，它们各有其使用特点。

　　自行式起重机：分为汽车式、履带式和轮胎式三类，它们的特点是起重量大，机动性好，可以方便地转移场地，适用范围广，但对道路、场地要求较高，台班费高和幅度利用率低。适用于单件大、中型设备、构件的吊装。

　　塔式起重机：分为水平臂架小车式和压杆式，其吊装速度快，幅度利用率高，台班费低，但起重量一般不大，并需要安装和拆卸。适用于在某一范围内数量多，而每一单件重量较小 的吊装。

　　桅杆式起重机：属于非标准起重机，可分为独脚式、人字式、门式和动臂式四类。其结构简单，起重量大，对场地要求不高，使用成本低，但效率不高。每次使用须重新进行设计计算。主要适用于某些特重、特高和场地受到特殊限制的吊装。

　　(3)起重机的基本参数有：起重量、最大幅度、最大起升高度和工作速度

　　动载荷：一般取动载系数K1为1.1

　　不均衡载荷：一般取不均衡载荷系数K2为1.1～1.2。

　　计算载荷：计算载荷的一般公式为：QJ = Kl?K2?Q

　　风载荷概念：

　　1M412012 吊装方案的主要内容和吊装方法，吊具的选用原则

　　(1)吊装方案的编制依据及其主要内容

　　● 吊装方案的编制主要依据：有关规程、规范;施工总组织设计;被吊装设备(构件)的设计图纸及有关参数、技术要求等;施工现场情况，包括场地、道路、障碍等。

　　● 吊装方案的主要内容有：

　　工程概况;

　　方案选择;

　　工艺分析与工艺布置;

　　吊装施工平面布置图;

　　施工步骤与工艺岗位分工;

　　工艺计算;

　　进度计划;

　　资源计划。

　　●安全技术措施。

　　(2)吊装方法选用原则

　　吊装方法的选择原则为：安全、有序、快捷、经济。

　　(3)吊装方法基本选择步骤

　　● 技术可行性论证。

　　● 安全性分析。

　　● 进度分析。

　　● 成本分析。

　　● 根据具体情况做综合选择。

　　(4)常用主要吊具的选用

　　● 钢丝绳

　　钢丝绳是起重工程不可缺少的工具。钢丝绳一般由高碳钢丝捻绕而成。在起重工程中，钢丝绳一般用来做缆风绳、滑轮组跑绳和吊索，缆风绳的安全系数不小于3.5，做滑轮组跑绳的安全系数一般不小于5，做吊索的安全系数一般不小于8，如果用于载人，则安全系数不小于10～12.

　　钢丝绳的许用拉力丁计算：

　　理论公式： 丁=P/K

　　式中 P钢丝绳破断拉力(MPa);

　　● 滑轮组 起重工程中常用的是H系列滑轮组。G-吊钩 D-吊环 W-吊梁 L-链环 K-开口，如：H80×7D，额定载荷为80T，7门，吊环型闭口。

　　绳的最小拉力在固定端，最大在拉出端。 常用的穿绕方法有：三门及以下宜采用顺穿;4～6门宜采用花穿;7门以上宜采用双跑头顺穿。

　　滑轮组的选用按以下步骤进行;

　　根据受力分析与计算确定的滑轮组载荷Q选择滑轮组的额定载荷和门数;

　　计算滑轮组跑绳拉力S。并选择跑绳直径;

　　注意所选跑绳直径必须与滑轮组相配;

　　根据跑绳的最大拉力S0和导向角度计算导向轮的载荷并选择导向轮。

　　●卷扬机

　　卷扬机可按不同方 式分类：

　　按动力方式可分为手动、电动卷扬机和液压卷扬机。起重工程中常用电动卷扬机。

　　按传动形式可分为电动可逆式(闸瓦制动式)和电动摩擦式(摩擦离合器式)。

　　按卷筒个数可分为单筒卷扬机和双筒卷扬机。

　　按转动速度可分为慢速卷扬机和快速卷扬机。

　　卷扬机的基本参数有：

　　额定牵引拉力，目前标准系列从1T～32T有8种额定牵引拉力规格;

　　工作速度，即卷筒卷入钢丝绳的速度。

　　容绳量，即卷扬机的卷筒中能够卷入的钢丝绳长度。

　　1M412013 自行式起重机的结构形式及其选用

　　(1)自行式起重机的结构形式分类及其使用特点

　　自行式起重机分为汽车式、履带式和轮胎式三种o

　　(2)自行式起重机的特性曲线

　　反映自行式起重?机的起重能力随臂长、幅度的变化而变化的规律和反映自行式起重机的最大起升高度随臂长、幅度变化而变化的规律的曲线称为起重机的特性曲线。

　　每台起重机都有其自身的特性曲线，不能换用，即使起重机型号相同也不允许。

　　规定起重机在各种工作状态下允许吊装的载荷的曲线，称为起重量特性曲线，它考虑了起重机的整体抗倾覆能力、起重臂的稳定性和各种机构的承载能力等因素。

　　反映起重机在各种工作状态下能够达到的最大起升高度的曲线称为起升高度特性曲线。

　　(3)自行式起重机的选用

　　自行式起重机的选用必须按照其特性曲线

　　进行，选择步骤：

　　●根据被吊装设备或构件的就位位置、现场具体情况等确定起重机的站车位置，站车位置一旦确定，其幅度也就确定了;

　　●根据被吊装设备或构件的就位高度、设备尺寸吊索高度等和站车位置(幅度)由起重机的特性曲线，确定其臂长?;

　　●根据上述已确定的幅度、臂长，由起重机的特性曲线，确定起重机能够吊装的载荷;如果起重机能够吊装的载荷大于被吊装设备或构件的重量，则起重机选择合格，否则重选。

　　(4)自行式起重机的基础处理。

　　IM412014 桅杆式起重机的基本结构，分类和稳定性的校验

　　桅杆式起重机是非标准起重机，一般用于受到现场环境的限制，其他起重机无法进行吊装的场合。因此，目前桅杆式起重机还在工程建设中扮演着重要角色。

　　(1)基本结构与分类桅杆式起重机由桅杆本体飞起升系统、稳定系统、动力系统组成。

　　桅杆式起重机分类：按桅杆结构形式分可分为格构式和实腹式(一般为钢管)起重机。按组合形式可分为单桅杆、双桅杆、人字桅杆、门式桅杆和动臂桅杆起重机。

　　桅杆式起重机的基本工作形式

　　直立单桅杆吊装;

　　斜立人字桅杆;

　　双桅杆滑移抬吊;

　　扳倒法吊装;

　　动臂桅杆吊装。

　　(2)缆风绳拉力的计算及缆风绳的选择

　　缆风绳是桅杆式起重机的稳定系统，它直接关系到起重机能否安全工作，也影响着桅杆的轴力。缆风绳拉力分工作拉力和初拉力。

　　●初拉力是指桅杆在没有工作时缆风绳预先拉紧的力。一般，按经验公式，初拉力取工作拉力的15%一20%。

　　● 缆风绳的工作拉力是指桅杆式起重机在工作时，缆风绳所承担的载荷。

　　●进行缆风绳选择的基本原则是所有缆风绳一律按主缆风绳选取，不允许因主缆风绳受力大，而选择较大直径的钢丝绳，其他缆风绳受力小而选择较小直径的钢丝绳。

　　(3)地锚的种类及计算目前常用的地锚种类有：

　　全埋式地锚;半埋式;活动式和利用建筑物数种。

　　(4)钢管式桅杆式起重机稳定性的校核

　　●长度洗择与校核：

　　●桅杆截面选择与校验

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