2014二級(jí)建造師機(jī)電工程筆記13

　　1M411082 工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件

　　實(shí)踐證明;能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)，而其總量保持恒定，這一自然界普遍規(guī)律稱為能量守恒定律。把這一定律應(yīng)用于伴有熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)移過程，即為熱力學(xué)第一定律，表明了熱能與機(jī)械能在傳遞或轉(zhuǎn)換過程中的能量守恒，據(jù)此建立能量方程。

　　能量方程的一般形式;系統(tǒng)收入能量一支出能量=系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的增量

　　(1)系統(tǒng)能量的組成

　　系統(tǒng)能量分為兩大類：一類是系統(tǒng)本身的能量，稱為系統(tǒng)儲(chǔ)存能;另一類是系統(tǒng)與外界之間相互傳遞的能量。

　　系統(tǒng)儲(chǔ)存能分為內(nèi)能和外儲(chǔ)存能兩部分：

　　● 內(nèi)能(或稱內(nèi)儲(chǔ)存能)是工質(zhì)內(nèi)部分子動(dòng)能與分子位能的總和，用U表示，其單位是焦?fàn)?J)，單位質(zhì)量工質(zhì)的內(nèi)能用u表示，其單位是焦?fàn)?千克(J/kg)。系統(tǒng)內(nèi)能取決于系統(tǒng)本身(內(nèi)部)的狀態(tài)，與工質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及微觀運(yùn)動(dòng)形式有關(guān)。內(nèi)能是工質(zhì)的溫度和比容的函數(shù)，因此內(nèi)能也屬工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。

　　● 外儲(chǔ)存能包括工質(zhì)以外界為參考坐標(biāo)的系統(tǒng)宏觀運(yùn)動(dòng)所具有的能量(稱為宏觀動(dòng)能)及系統(tǒng)工質(zhì)與外力場(chǎng)的相互作用時(shí)具有的能量(如重力位能)。

　　宏觀動(dòng)能：物體以某一速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其具有的動(dòng)能為宏觀運(yùn)動(dòng)動(dòng)能。

　　重力位能：在重力場(chǎng)中物體相對(duì)于系統(tǒng)外的參考坐標(biāo)系的高度為重力位能。

　　● 系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能為內(nèi)儲(chǔ)存能與外儲(chǔ)存能之和。對(duì)于沒有宏觀運(yùn)動(dòng)，并且高度為零的系統(tǒng)，系統(tǒng)總儲(chǔ)存能就等于內(nèi)能。

　　● 閉口系統(tǒng)能量方程：與外界不發(fā)生物質(zhì)交換(即沒有物質(zhì)穿過邊界)的系統(tǒng)稱為閉

　　口系統(tǒng)，閉口系統(tǒng)的質(zhì)量保持恒定，其系統(tǒng)能量方程：

　　系統(tǒng)總儲(chǔ)存能的變化=系統(tǒng)內(nèi)能的變化。

　　● 開口系統(tǒng)能量方程：有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)，其能量方程：

　　進(jìn)入控制體的能量一控制體輸出能量=控制體中儲(chǔ)存能量的增量

　　(2)系統(tǒng)與外界的能量傳遞

　　系統(tǒng)與外界傳遞能量是指系統(tǒng)與外界熱力源(熱源、功源、質(zhì)源)或與其他有關(guān)物體之間進(jìn)行的能量傳遞。系統(tǒng)與外界熱進(jìn)行的能量傳遞包括：熱量、功和物質(zhì)流能。

　　● 熱量：熱量學(xué)的熱量定義是：在溫差作用下系統(tǒng)與外界傳遞的能量稱為熱量。熱量一旦通過界面?zhèn)魅?或傳出)系統(tǒng)，就變 成系統(tǒng)(或外界)儲(chǔ)存能的一部分，即內(nèi)能，有時(shí)習(xí)慣上稱為熱能。顯然，熱量與內(nèi)能(或熱能)之間有原則的區(qū)別。熱量是與過程特性有關(guān)的過程量。

　　●功：在熱力學(xué)中，功是系統(tǒng)除溫差以外的其他不平衡勢(shì)差所引起的系統(tǒng)與外界之間 傳遞的能量。功也是與過程特性有關(guān)的過程量功可分為：

　　膨脹功(也稱容積功)：熱轉(zhuǎn)換為功，工質(zhì)容積都要膨脹，也就是說都有膨脹功。閉口系統(tǒng)膨脹功通過系統(tǒng)界面?zhèn)鬟f，而開口系統(tǒng)的膨脹功可通過其他形式(如軸)傳遞。

　　軸功：系統(tǒng)通過機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱為軸功。通常規(guī)定系統(tǒng)輸出軸功為正功，輸入軸功為負(fù)功。軸功可于能量的轉(zhuǎn)換，如汽輪機(jī)中熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;也可能是機(jī)械能的直接傳遞，如水輪機(jī)。

　　● 物質(zhì)流能：隨物質(zhì)流傳遞的能量包括流動(dòng)工質(zhì)本身具有的能量(內(nèi)能、宏觀動(dòng)能和重力位能)和流動(dòng)功(或稱推動(dòng)功)，流動(dòng)功是為推動(dòng)流體通過控制體界面而傳遞的機(jī)械功，它是維持流體正常流動(dòng)所必須傳遞的能量。

　　● 焙的物理意義：對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，我們把內(nèi)能和流動(dòng)功稱為焓，焓具有能量意義，它表示流動(dòng)工質(zhì)向流動(dòng)前方傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。焙也是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。如果工質(zhì)的動(dòng)能和位能可以忽略，則焓表示隨流動(dòng)工質(zhì)傳遞的總能量。

　　● 熵：我們把工質(zhì)在可逆過程中傳遞的熱量與當(dāng)時(shí)溫度之比的總和稱為工質(zhì)的熵的變化，熵用s表示，其單位是J/K，單位質(zhì)量工質(zhì)的熵用，表示;其單位是J/ksK。

　　熵也是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，用工質(zhì)的熵的變化來表達(dá)熱力過程特性。

　　對(duì)于可逆的等溫過程，工質(zhì)的熵的變化就等于傳遞的熱量與該溫度的比值。

　　(3)能量的轉(zhuǎn)換條件

　　凡是涉及到熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)換過程，都是有一定的方向性和不可逆性，即過程總是朝一個(gè)方向進(jìn)行而不能自發(fā)地反向進(jìn)行，這個(gè)方向就是指系統(tǒng)從不平衡狀態(tài)朝平衡狀態(tài)進(jìn)行。 反向過程的進(jìn)行必須同時(shí)伴有另外的補(bǔ)償過程存在，例如要使熱量由低溫物體傳向高溫物體，可以通過制冷機(jī)消耗一定的機(jī)械功來實(shí)現(xiàn)，這里消耗機(jī)械功的過程就是補(bǔ)償過程。

　　(4)卡諾循環(huán)

　　● 卡諾循環(huán)是由以下四個(gè)過程組成的理想循環(huán)，如圖1M411082所示。

　　過程a-b：工質(zhì)從熱源(T1)可逆定溫吸熱;

　　b-c：工質(zhì)可逆絕熱(定熵)膨脹;

　　c-d：工質(zhì)向冷源(T2)可逆定溫放熱;

　　d-a：工質(zhì)可逆絕熱(定熵)壓縮回復(fù)到初始狀態(tài)。工質(zhì)在整個(gè)循環(huán)過程中從熱源吸熱ql，向冷源放熱q2，對(duì)外界作功w1，外界對(duì)系統(tǒng)作功w2，循環(huán)凈功w0。

　　● 卡諾循環(huán)的熱效率：

　　卡諾循環(huán)熱效率的大小只決定于熱源溫度T1：及冷源溫度T2。要提高其熱效率可通過提高T1及降低T2的辦法來實(shí)現(xiàn)。

　　卡諾循環(huán)熱效率總是小于1。只有當(dāng)T1=∞或T2=0時(shí)，熱效率才能等于1，但都是不可能的。

　　單一熱源的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。

　　卡諾循環(huán)的熱效率與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。

　　● 逆卡諾循環(huán)：

　　反方向進(jìn)行的卡諾循環(huán)稱為逆卡諾循環(huán)，是由工質(zhì)的定熵降溫膨脹過程、可逆定溫吸熱膨脹過程、定熵升溫壓縮過程和可逆定溫放熱壓縮過程等四個(gè)可逆過程組成。逆卡諾循環(huán)的性能系數(shù)(致冷系數(shù)ε1或供熱系數(shù)ε12)也只決定于熱源溫度T1和T2。

　　逆卡諾循環(huán)可用來制冷，也可用來供熱。這兩個(gè)目的可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，也可在同一設(shè)備中交替實(shí)現(xiàn)，即冬季用來作為熱泵采暖，夏季作為制冷機(jī)用于空調(diào)制冷。

　　卡諾定理：

　　卡諾定理指出所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高。在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，其熱效率均相等。

　　卡諾循環(huán)解決了熱機(jī)熱效率的極限值問題，并從原則上提出了提高熱效率的途徑。在相同的熱源與冷源之間，卡諾循環(huán)的熱效率為最高，一切其他實(shí)際循環(huán)，均低于卡諾循環(huán)的熱效率。一切實(shí)際熱機(jī)進(jìn)行的都是不可逆循環(huán)，改進(jìn)實(shí)際熱機(jī)循環(huán)的方向是以卡諾循環(huán)熱效率為最高標(biāo)準(zhǔn)，盡可能接近卡諾循環(huán)。

　　機(jī)電安裝工程中利用能量轉(zhuǎn)換的實(shí)例如：汽輪機(jī)等動(dòng)力機(jī)械利用工質(zhì)在機(jī)器中膨脹獲得機(jī)械功;壓氣機(jī)消耗軸功使氣體壓縮升高其壓力;制冷機(jī)消耗軸功實(shí)現(xiàn)制冷;熱泵消耗軸功實(shí)現(xiàn)供熱。

　　1M412010 掌握起重技術(shù)在機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

　　1M412011 起重機(jī)械的分類、使用特點(diǎn)、基本參數(shù)及計(jì)算載荷

　　(1)起重機(jī)械的分類

　　起重機(jī)械可分為兩大類：輕小起重機(jī)具和起重機(jī)。

　　● 輕小起重機(jī)具包括：

　　千斤頂(齒條、螺旋、液壓)、滑輪組、葫蘆(手動(dòng)、電動(dòng))、卷揚(yáng)機(jī)(手動(dòng)、電動(dòng)、液 動(dòng))、懸掛單軌。

　　● 起重機(jī)又可分為：

　　橋架式(橋式起重機(jī)、門式起重機(jī))、纜索式、臂架式(自行式、塔式、門座式、鐵 路式、浮式、桅桿式起重機(jī))。

　　(2)起重機(jī)械使用特點(diǎn)

　　建筑、安裝工程常用的起重機(jī)有自行式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)，它們各有其使用特點(diǎn)。

　　自行式起重機(jī)：分為汽車式、履帶式和輪胎式三類，它們的特點(diǎn)是起重量大，機(jī)動(dòng)性好，可以方便地轉(zhuǎn)移場(chǎng)地，適用范圍廣，但對(duì)道路、場(chǎng)地要求較高，臺(tái)班費(fèi)高和幅度利用率低。適用于單件大、中型設(shè)備、構(gòu)件的吊裝。

　　塔式起重機(jī)：分為水平臂架小車式和壓桿式，其吊裝速度快，幅度利用率高，臺(tái)班費(fèi)低，但起重量一般不大，并需要安裝和拆卸。適用于在某一范圍內(nèi)數(shù)量多，而每一單件重量較小 的吊裝。

　　桅桿式起重機(jī)：屬于非標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)，可分為獨(dú)腳式、人字式、門式和動(dòng)臂式四類。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起重量大，對(duì)場(chǎng)地要求不高，使用成本低，但效率不高。每次使用須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。主要適用于某些特重、特高和場(chǎng)地受到特殊限制的吊裝。

　　(3)起重機(jī)的基本參數(shù)有：起重量、最大幅度、最大起升高度和工作速度

　　動(dòng)載荷：一般取動(dòng)載系數(shù)K1為1.1

　　不均衡載荷：一般取不均衡載荷系數(shù)K2為1.1～1.2。

　　計(jì)算載荷：計(jì)算載荷的一般公式為：QJ = Kl?K2?Q

　　風(fēng)載荷概念：

　　1M412012 吊裝方案的主要內(nèi)容和吊裝方法，吊具的選用原則

　　(1)吊裝方案的編制依據(jù)及其主要內(nèi)容

　　● 吊裝方案的編制主要依據(jù)：有關(guān)規(guī)程、規(guī)范;施工總組織設(shè)計(jì);被吊裝設(shè)備(構(gòu)件)的設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)參數(shù)、技術(shù)要求等;施工現(xiàn)場(chǎng)情況，包括場(chǎng)地、道路、障礙等。

　　● 吊裝方案的主要內(nèi)容有：

　　工程概況;

　　方案選擇;

　　工藝分析與工藝布置;

　　吊裝施工平面布置圖;

　　施工步驟與工藝崗位分工;

　　工藝計(jì)算;

　　進(jìn)度計(jì)劃;

　　資源計(jì)劃。

　　●安全技術(shù)措施。

　　(2)吊裝方法選用原則

　　吊裝方法的選擇原則為：安全、有序、快捷、經(jīng)濟(jì)。

　　(3)吊裝方法基本選擇步驟

　　● 技術(shù)可行性論證。

　　● 安全性分析。

　　● 進(jìn)度分析。

　　● 成本分析。

　　● 根據(jù)具體情況做綜合選擇。

　　(4)常用主要吊具的選用

　　● 鋼絲繩

　　鋼絲繩是起重工程不可缺少的工具。鋼絲繩一般由高碳鋼絲捻繞而成。在起重工程中，鋼絲繩一般用來做纜風(fēng)繩、滑輪組跑繩和吊索，纜風(fēng)繩的安全系數(shù)不小于3.5，做滑輪組跑繩的安全系數(shù)一般不小于5，做吊索的安全系數(shù)一般不小于8，如果用于載人，則安全系數(shù)不小于10～12.

　　鋼絲繩的許用拉力丁計(jì)算：

　　理論公式： 丁=P/K

　　式中 P鋼絲繩破斷拉力(MPa);

　　● 滑輪組 起重工程中常用的是H系列滑輪組。G-吊鉤 D-吊環(huán) W-吊梁 L-鏈環(huán) K-開口，如：H80×7D，額定載荷為80T，7門，吊環(huán)型閉口。

　　繩的最小拉力在固定端，最大在拉出端。 常用的穿繞方法有：三門及以下宜采用順穿;4～6門宜采用花穿;7門以上宜采用雙跑頭順穿。

　　滑輪組的選用按以下步驟進(jìn)行;

　　根據(jù)受力分析與計(jì)算確定的滑輪組載荷Q選擇滑輪組的額定載荷和門數(shù);

　　計(jì)算滑輪組跑繩拉力S。并選擇跑繩直徑;

　　注意所選跑繩直徑必須與滑輪組相配;

　　根據(jù)跑繩的最大拉力S0和導(dǎo)向角度計(jì)算導(dǎo)向輪的載荷并選擇導(dǎo)向輪。

　　●卷揚(yáng)機(jī)

　　卷揚(yáng)機(jī)可按不同方 式分類：

　　按動(dòng)力方式可分為手動(dòng)、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)和液壓卷揚(yáng)機(jī)。起重工程中常用電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)。

　　按傳動(dòng)形式可分為電動(dòng)可逆式(閘瓦制動(dòng)式)和電動(dòng)摩擦式(摩擦離合器式)。

　　按卷筒個(gè)數(shù)可分為單筒卷揚(yáng)機(jī)和雙筒卷揚(yáng)機(jī)。

　　按轉(zhuǎn)動(dòng)速度可分為慢速卷揚(yáng)機(jī)和快速卷揚(yáng)機(jī)。

　　卷揚(yáng)機(jī)的基本參數(shù)有：

　　額定牽引拉力，目前標(biāo)準(zhǔn)系列從1T～32T有8種額定牽引拉力規(guī)格;

　　工作速度，即卷筒卷入鋼絲繩的速度。

　　容繩量，即卷揚(yáng)機(jī)的卷筒中能夠卷入的鋼絲繩長(zhǎng)度。

　　1M412013 自行式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及其選用

　　(1)自行式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分類及其使用特點(diǎn)

　　自行式起重機(jī)分為汽車式、履帶式和輪胎式三種o

　　(2)自行式起重機(jī)的特性曲線

　　反映自行式起重?機(jī)的起重能力隨臂長(zhǎng)、幅度的變化而變化的規(guī)律和反映自行式起重機(jī)的最大起升高度隨臂長(zhǎng)、幅度變化而變化的規(guī)律的曲線稱為起重機(jī)的特性曲線。

　　每臺(tái)起重機(jī)都有其自身的特性曲線，不能換用，即使起重機(jī)型號(hào)相同也不允許。

　　規(guī)定起重機(jī)在各種工作狀態(tài)下允許吊裝的載荷的曲線，稱為起重量特性曲線，它考慮了起重機(jī)的整體抗傾覆能力、起重臂的穩(wěn)定性和各種機(jī)構(gòu)的承載能力等因素。

　　反映起重機(jī)在各種工作狀態(tài)下能夠達(dá)到的最大起升高度的曲線稱為起升高度特性曲線。

　　(3)自行式起重機(jī)的選用

　　自行式起重機(jī)的選用必須按照其特性曲線

　　進(jìn)行，選擇步驟：

　　●根據(jù)被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的就位位置、現(xiàn)場(chǎng)具體情況等確定起重機(jī)的站車位置，站車位置一旦確定，其幅度也就確定了;

　　●根據(jù)被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的就位高度、設(shè)備尺寸吊索高度等和站車位置(幅度)由起重機(jī)的特性曲線，確定其臂長(zhǎng)?;

　　●根據(jù)上述已確定的幅度、臂長(zhǎng)，由起重機(jī)的特性曲線，確定起重機(jī)能夠吊裝的載荷;如果起重機(jī)能夠吊裝的載荷大于被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的重量，則起重機(jī)選擇合格，否則重選。

　　(4)自行式起重機(jī)的基礎(chǔ)處理。

　　IM412014 桅桿式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，分類和穩(wěn)定性的校驗(yàn)

　　桅桿式起重機(jī)是非標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)，一般用于受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的限制，其他起重機(jī)無法進(jìn)行吊裝的場(chǎng)合。因此，目前桅桿式起重機(jī)還在工程建設(shè)中扮演著重要角色。

　　(1)基本結(jié)構(gòu)與分類桅桿式起重機(jī)由桅桿本體飛起升系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)組成。

　　桅桿式起重機(jī)分類：按桅桿結(jié)構(gòu)形式分可分為格構(gòu)式和實(shí)腹式(一般為鋼管)起重機(jī)。按組合形式可分為單桅桿、雙桅桿、人字桅桿、門式桅桿和動(dòng)臂桅桿起重機(jī)。

　　桅桿式起重機(jī)的基本工作形式

　　直立單桅桿吊裝;

　　斜立人字桅桿;

　　雙桅桿滑移抬吊;

　　扳倒法吊裝;

　　動(dòng)臂桅桿吊裝。

　　(2)纜風(fēng)繩拉力的計(jì)算及纜風(fēng)繩的選擇

　　纜風(fēng)繩是桅桿式起重機(jī)的穩(wěn)定系統(tǒng)，它直接關(guān)系到起重機(jī)能否安全工作，也影響著桅桿的軸力。纜風(fēng)繩拉力分工作拉力和初拉力。

　　●初拉力是指桅桿在沒有工作時(shí)纜風(fēng)繩預(yù)先拉緊的力。一般，按經(jīng)驗(yàn)公式，初拉力取工作拉力的15%一20%。

　　● 纜風(fēng)繩的工作拉力是指桅桿式起重機(jī)在工作時(shí)，纜風(fēng)繩所承擔(dān)的載荷。

　　●進(jìn)行纜風(fēng)繩選擇的基本原則是所有纜風(fēng)繩一律按主纜風(fēng)繩選取，不允許因主纜風(fēng)繩受力大，而選擇較大直徑的鋼絲繩，其他纜風(fēng)繩受力小而選擇較小直徑的鋼絲繩。

　　(3)地錨的種類及計(jì)算目前常用的地錨種類有：

　　全埋式地錨;半埋式;活動(dòng)式和利用建筑物數(shù)種。

　　(4)鋼管式桅桿式起重機(jī)穩(wěn)定性的校核

　　●長(zhǎng)度洗擇與校核：

　　●桅桿截面選擇與校驗(yàn)

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