1H411010 机电工程常用材料 1H411011 常用金属材料的类型及应用 一、黑色金属材料的类型及应用 （一）黑色金属材料的类型 黑色金属（钢铁）材料以铁和碳为主要元素组成的合金，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。
黑色金属（钢铁）材料通常分为：生铁、钢、半成品和最终产品。
1.生铁 生铁是在熔融条件下可处理成钢或铸铁。
生铁分为炼钢用生铁、铸造用生铁、球墨铸铁用生铁、耐磨生铁、脱碳低磷粒铁、含钒生铁。
2.钢 按化学成分分类为：非合金钢、低合金钢、合金钢。
（1）低合金钢按主要质量等级分类为：普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢。
（2）合金钢按主要质量等级分类为：优质合金钢、特殊质量合金钢。
3.铸铁 铸铁牌号采用以化学成分或力学性能的表示方法。
例如：抗磨球墨铸铁牌号为QTM Mn8－300。
4.铸钢 合金铸钢分为耐热铸钢、耐蚀铸钢、耐磨铸钢。
了解各种钢的代号。
（二）黑色金属材料的应用 1.钢板和钢管 例如，建筑管道材料的应用： （1）生活污水应使用铸铁管或非金属管材（塑料管、混凝土管）。
（4）室内供暖系统应用焊接钢管和镀锌钢管。
（5）室外生活给水管道应采用镀锌管、给水铸铁管、复合管或塑料管。
（7）室外供热管网的管材应按设计要求。
当设计未注明时，应符合下列规定： 管径小于或等于40mm时，应使用焊接钢管； 管径为50～200mm时，应使用焊接钢管或无缝钢管； 管径大于200mm时，应使用螺旋缝焊接钢管。
2.型钢 （1）型钢按截面尺寸、形状范围将型钢分为：工字钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢、H型钢和T型钢等。
（2）型钢表面不得有裂纹、结疤、折叠、夹渣和端面分层，允许有深度（高度）不超过厚度公差之半的局部麻点、划痕及其他轻微缺陷，但应保证型钢缺陷处的最小厚度。
3.法兰 钢制法兰可用锻件、板材、铸件和钢管材料加工；石油化工、压力容器钢制法兰用的材料为板材和锻件。
4.阀门 钢制阀门包含：阀体、阀盖或盖板等承压件。
二、有色金属的类型及应用 （一）有色金属材料的类型 1.有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
（二）有色金属材料的应用 1.铝及铝合金 （1）容器 1）可以生产常压容器和设计压力不大于8MPa的压力容器。
2）容器用铝及铝合金材料应当具有良好的耐蚀性能、力学性能、焊接性能、成型性能及其他工艺性能和物理性能，能满足容器的使用与制造要求，并考虑经济合理性。
3）空气分离设备的铝制件不得接触碱液。
（2）管道 1）铝及铝合金管一般用于设计压力不大于1MPa，介质温度不超过150℃的工业管道，可输送浓硝酸、醋酸、蚁酸、磷酸、脂肪酸、硫化氢、碳酸氢铵、尿素等介质。
2）铝及铝合金管可用于深冷装置、液化装置、空分装置及食品冷冻等管道系统。
3）铝及铝合金管可用于不允许有铁离子污染介质的管道系统。
2.铜及铜合金 （1）空调与制冷设备 （2）空气分离设备 空气分离设备的黄铜制件不得接触氨气。
三、常用金属复合材料的类型及应用 （一）金属基复合材料的类型及应用 1.金属基复合材料的类型 按增强材料形态可分为纤维增强、颗粒增强和晶须增强金属基复合材料。
按增强材料可分为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属丝等。
2.金属基复合材料的应用 金属基复合材料具有高比强度、高比模量、尺寸稳定性、耐热性等主要性能特点。
用于制造各种航天、航空、汽车、电子、先进武器系统等高性能结构件。
（二）金属层状复合材料的分类及应用 1.金属层状复合材料的分类 包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等复合材料。
2.金属层状复合材料的应用 具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽，且制造成本低等特点。
（三）金属与非金属复合材料的特点及应用 1.钢塑复合管既有钢管的强度和刚度，又有塑料管的耐化学腐蚀，具有无污染、不混生细菌、内壁光滑、不积垢、水阻小、施工方便、成本低等优点。
广泛应用于石油、化工、建筑、通信、电力和地下输气管道等领域。
2.铝塑复合管有与金属管材相当的强度，具有电屏蔽和磁屏蔽作用、隔热保温性好、重量轻、寿命长、施工方便、成本低等优点。
广泛应用于建筑、工业等机电工程中。
1H411012 常用非金属材料的类型及应用 —、硅酸盐材料的类型及应用 包括水泥、保温棉、砌筑材料和陶瓷等。
二、高分子材料的类型及应用 高分子材料包括：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘结剂。
（一）塑料 1.热塑性塑料 热塑性材料是以热塑性树脂为主体成分，加工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又软化，可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
优点是加工成型简便，具有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较差。
2.热固性塑料 热固性塑料是以热固性树脂为主体成分，加工固化成型后具有网状体型的结构，受热后不再软化，强热下发生分解破坏，不可以反复成型。
优点是耐热性高，受压不宜变形等，缺点是机械性能不好，但可加入填料来提高强度。
这类塑料如酚醛塑料、环氧塑料等。
三、非金属材料的类型及应用 （一）非金属板材的类型及应用 1.酚醛复合板材适用制作低、中压空调系统及潮湿环境的风管，但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用。
2.聚氨酯复合板材适用制作低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境的风管，但对酸碱性环境和防排烟系统不适用。
3.玻璃纤维复合板材适用制作中压以下的空调系统风管，但对洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统以及相对湿度90%以上的系统不适用。
4.硬聚氯乙烯板材适用制作洁净室含酸碱的排风系统风管。
（二）非金属管材的类型及应用 2.（1）聚乙烯管（PE管）：无毒，可用于输送生活用水（给水管）。
（2）聚丙烯管（PP管）：刚性、强度、硬度和弹性等机械性能均高于聚乙烯，但其耐低温性差、易老化，常用于流体输送。
（3）硬聚氯乙烯管（PVC－U管）：硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑工程排水，在耐化学性和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于化工、纺织等工业废气排污排毒塔、气体液体输送等。
（4）铝塑复合管（PAP管）：铝合金层增加耐压和抗拉强度，使管道容易弯曲而不反弹。
外塑料层可保护管道不受外界腐蚀。
内塑料层采用中密度聚乙烯时可作饮水管；内塑料层采用交联聚乙烯则可耐高温、耐高压，适用于供暖及高压用管。
1H411013 常用电气材料的类型及应用 一、导线的类型及应用 1.裸导线 裸导线没有绝缘层，散热好，可输送较大电流。
常用的有圆单线、裸绞线和型线等。
（1）裸绞线 裸绞线主要用于架空线路，具有良好的导电性能和足够的机械强度。
常用的有铝绞线和钢芯铝绞线。
钢芯铝绞线用于各种电压等级的长距离输电线路，抗拉强度大。
铝绞线一般用于短距离电力线路。
（2）型线 型线有铜母线、铝母线、扁钢等。
矩形硬铜母线（TMY型）和硬铝母线（LMY型）用于变配电系统中的汇流排装置和车间低压架空母线等。
扁钢用于接地线和接闪线，常用的扁钢规格有25×4、25×6、40×4等。
例如，TMY－100×10，表示为硬铜母线宽100mm、厚10mm。
2.绝缘导线 低压供电线路及电气设备的连线，多采用绝缘导线。
按绝缘层材料来分有聚氯乙烯绝缘导线、橡皮绝缘导线等。
在建筑工程中多采用聚氯乙烯绝缘铜导线。
例如，BV-0.5kV-1.5mm2，表示塑料铜芯线，额定电压500V，截面1.5mm2。
例如，BVV-0.5kV-2×1.5mm2,表示塑料护套铜芯线，额定电压500V,2芯，截面1.5mm2 二、电缆的类型及应用 电缆按用途分有电力电缆、通信电缆、控制电缆和信号电缆等；按绝缘材料分有纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆等；电缆还分为阻燃电缆和耐火电缆。
电缆的结构主要有三个部分，即线芯、绝缘层和保护层，保护层又分为内保护层和外保护层。
电气工程中应用最广泛的是电力电缆。
1.电力电缆 （1）阻燃电缆 根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆。
无卤低烟电缆燃烧时产生的烟尘较少，且不会发出有毒烟雾，燃烧时的腐蚀性较低，因此对环境产生危害很小。
阻燃电缆分A、B、C三个类别，A类最高。
【优点】 无卤低烟的聚烯烃材料主要采用氢氧化物作为阻燃剂，容易吸收空气中的水分（潮解）。
潮解的结果是绝缘层的体积电阻系数大幅下降，由原来的17MΩ/km可降至0.1MΩ/km。
【缺点】 （3）氧化镁电缆 氧化镁电缆是由铜芯、铜护套、氧化镁绝缘材料加工而成的。
氧化镁电缆的材料是无机物，铜和氧化镁的熔点分别为1038℃和2800℃，防火性能特佳，还具有耐高温（电缆允许长期工作温度达250℃，短时间或非常时期允许接近铜熔点温度）、防爆、载流量大、防水性能好、机械强度高、寿命长、接地性能良好等优点，但价格贵、工艺复杂、施工难度大。
在油灌区、重要木结构公共建筑、高温场所等耐火要求高且经济性可以接受的场合，可采用氧化镁电缆。
由于氧化镁电缆原材料及工艺的特殊性，截面为25mm2以上的多芯电缆均由单芯电缆组成。
（4）分支电缆 分支电缆常用的有YJV型、YJY型、WDZN－YJFE型等类型电缆。
订购分支电缆时，应根据建筑电气设计图确定各配电柜位置，提供主电缆的型号、规格及总有效长度；各分支电缆的型号、规格及各段有效长度；各分支接头在主电缆上的位置（尺寸）；安装方式（垂直沿墙敷设、水平架空敷设等）；所需分支电缆吊头、横梁吊挂等附件型号、规格和数量。
【补充】 电线电缆符号含义： K表示电缆用途为控制电缆； 绝缘材料：X为橡胶绝缘，Y为聚乙烯绝缘，V为聚氯乙烯绝缘，YJ交联聚乙烯，Z油浸纸绝缘； 护套屏蔽类型：V为聚氯乙烯护套，Q为铅套，Y为聚乙烯护套，FE聚烯烃护套，P为编织屏蔽； 后面两位数字中的第一位中的2为钢带铠装、3为细钢丝铠装，4为粗钢丝铠装；第二位中的2为聚氯乙烯外护层、3为聚乙烯外护层，铜芯符号省略。
2.控制电缆 控制电缆用于电气控制系统和配电装置的二次系统。
二次电路的电流较小，因此芯线截面通常在10mm2以下，控制电缆的线芯多采用铜导体，其芯线组合有同心式和对绞式。
控制电缆按其绝缘层材质，分为聚氯乙烯、聚乙烯和橡胶。
其中以聚乙烯电性能最好，可应用于高频线路。
如KVVP用于敷设在室内、电缆沟等要求屏蔽的场所；如KVV22等用于敷设在电缆沟、直埋地等能承受较大机械外力的场所；如KVVR、KVVRP等敷设于室内要求移动的场所。
三、母线槽的类型及应用 1.母线槽的分类 母线槽按绝缘方式可分为空气型母线槽、紧密型母线槽和高强度母线槽三种；按导电材料分为铜母线槽和铝母线槽；按防火能力可分为普通型母线槽和耐火型母线槽。
（1）空气型母线槽 母线之间接头用铜片软接过渡，接头之间体积过大，占用了一定空间，应用较少。
因存在烟囱效应，空气型母线槽不能用于垂直安装。
（2）紧密型母线槽 紧密型母线槽采用插接式连接，具有体积小、结构紧凑、运行可靠、传输电流大、便于分接馈电、维护方便等优点，可用于树干式供电系统，在高层建筑中得到广泛应用。
紧密型母线槽的散热主要靠外壳，母线槽温升偏高，散热效果较差。
母线的相间气隙小，母线通过大电流时，产生较大的电动力，使磁振荡频率形成叠加状态，可能产生较大的噪声。
紧密型母线槽防潮性能较差，在施工时容易受潮及渗水，造成相间绝缘电阻下降。
2.母线槽选用 （1）高层建筑的垂直输配电应选用紧密型母线槽，可防止烟囱效应，其导体应选用长期工作温度不低于130℃的阻燃材料包覆。
楼层之间应设阻火隔断，阻火隔断应采用防火堵料。
应急电源应选用耐火型母线槽，且不准释放出危及人身安全的有毒气体。
（2）大容量母线槽可选用散热好的紧密型母线槽，若选用空气型母线槽，应采用只有在专用工作场所才能使用的IP30的外壳防护等级。
拓展：【第一个数字是对固体/人体的防护等级，第2个数字是对液体的防护等级，数字越大，防护等级越高】 （3）母线槽接口相对较容易受潮，选用母线槽时应注意其防护等级。
对于不同的安装场所，应选用不同外壳防护等级母线槽。
一般室内正常环境可选用防护等级为IP40的母线槽，消防喷淋区域应选用防护等级为IP54或IP66的母线槽。
（4）母线槽不能直接和有显著摇动和冲击振动的设备连接，应采用软接头加以连接。
四、绝缘材料的类型及应用 包括绝缘漆、绝缘胶、气体介质绝缘材料、液体绝缘材料、云母制品和层压制品。
气体介质绝缘材料：在电气设备中，气体除可作为绝缘材料外，还具有灭弧、冷却和保护等作用，常用的气体绝缘材料有空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫（SF6）等。
例如，六氟化硫（SF6）—般由硫和氟直接燃烧合成，经净化干燥处理后使用。
常态下，SF6是一种无色、无味、不燃不爆、无毒且化学性质稳定的气体，其分子量大，分子中含有电负性很强的氟原子，具有良好的绝缘性能和灭弧性能。
1H411020 机电工程常用工程设备 1H411021 通用设备的分类和性能 机电工程项目通用机械设备是指通用性强、用途较广泛的机械设备，主要有：泵、风机、压缩机、输送设备。
一、泵的分类和性能 按泵的工作原理和结构形式可分为：容积式泵、叶轮式泵。
容积式泵包括往复泵和回转泵两类，往复泵有活塞泵、柱塞泵和隔膜泵等；回转泵有齿轮泵、螺杆泵和叶片泵等。
叶轮式泵分为离心泵、轴流泵、混流泵和旋涡泵等。
泵的性能参数：主要有流量和扬程，还有轴功率、转速、效率和必需汽蚀余量。
泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。
二、风机的分类和性能 风机按照气体在旋转叶轮内部流动方向分为：离心式风机、轴流式风机、混流式风机。
按照排气压强的不同划分，可分为：通风机、鼓风机、压气机。
风机的性能参数：主要有流量、压力、功率，效率和转速，另外，噪声和振动的大小也是风机的指标。
三、压缩机的分类和性能 按照压缩气体方式可分为：容积式压缩机和动力式压缩机两大类。
容积式压缩机按结构形式和工作原理可分为往复式（活塞式、膜式）压缩机和回转式（滑片式、螺杆式、转子式）压缩机；动力式压缩机可分为轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机。
压缩机的性能参数主要包括容积、流量、吸气压力、排气压力、工作效率、输入功率、输出功率、性能系数、噪声等。
通用设备分类对比表 四、输送设备的分类和性能 输送设备通常按有无牵引件（链、绳、带）分为具有挠性牵引件的输送设备和无挠性牵引件的输送设备。
无挠性牵引件的输送设备有螺旋输送机、滚柱输送机、气力输送机等，其工作特点是物品与推动件分别运动。
1H411022 专用设备的分类和性能 —、电力设备的分类和性能 （一）火力发电设备 1.锅炉 （1）锅炉的分类 按照特种设备目录分为：承压蒸汽锅炉、承压热水锅炉、有机热载体锅炉。
（2）锅炉的性能及主要参数 主要参数：蒸发量（额定功率）、压力、温度、锅炉受热面蒸发率、锅炉受热面发热率、锅炉热效率。
锅炉受热面蒸发率或发热率是反映锅炉工作强度的指标，其数值越大，表示传热效果越好。
锅炉可靠性：锅炉可靠性一般用五项指标考核，即运行可用率、等效可用率、容量系数、强迫停运率和出力系数。
（5个考核指标） 锅炉的主要参数（三）风力发电设备 1.风力发电设备的分类 按驱动方式分为：直驱式风电机组和双馈式风电机组。
（1）直驱式风电机组：直驱式风电机组没有齿轮箱，叶轮直接带动发电机转子旋转。
降低了风机机械故障率。
直驱机具有结构简单、可靠性强、效率高、维护成本低等优点。
并且直驱式风电机组在低风速运转时性能良好，特别适合在国内三类风区安装使用。
由于直驱式发电机永磁材料在振动、冲击、高温情况下容易出现失磁现象；同时由于永磁材料存在永久的强磁性，无法在现场条件下检修，所以一旦出现问题只有返厂维修。
（2）双馈式风电机组：双馈式机组是在叶轮与发电机之间增加了变速箱，避免了发电机直接与叶轮直接连接而增加叶片的冲击载荷，并且将其直接传递到发电机上，降低了发电机的故障率。
2.风力发电机组的组成 （1）直驱式风电机组：主要由塔筒（支撑塔）、机舱总成、发电机、叶轮总成、测风系统、电控系统和防雷保护系统组成。
发电机位于机舱与轮毂之间。
直驱式风电机组机舱里面取消了发电机、齿轮变速系统，将发电机直接外置到与轮毂连接部分。
（2）双馈式风电机组：主要由塔筒、机舱、叶轮组成。
机舱内集成了发电机系统、齿轮变速系统、制动系统、偏航系统、冷却系统等。
3.风力发电机组的性能 风力发电机组的性能参数很多，其中额定功率和叶轮直径是风力发电机组的最重要的参数。
目前，我国风电场普遍采用的主流机型为功率1.5MW和2.0MW的风电机组。
（五）光热发电设备 1.光热发电的分类 光热发电形式有槽式光热发电、塔式光热发电、蝶式光热发电和菲涅尔式光热发电等4种光热发电设备，目前国内常见为槽式光热发电设备和塔式光热发电设备。
2.光热发电系统 （1）槽式光热发电系统 槽式太阳能聚光集热器的结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机构组成。
（2）塔式光热发电系统 塔式光热典型设备有定日镜和塔顶吸热器。
3.光热发电系统的特点 （1）太阳辐射情况受到地理维度、季节、气候等因素的影响较大。
（2）占地面积大，且对场地平整度的要求较高。
（3）槽式光热的集热管管系长、散热面积大，环境温度对系统热耗影响较大。
（4）槽式光热的集热器抗风性能相对较差。
二、石油化工设备的分类和性能 （一）静置设备的分类和性能 按设备的设计压力分为：（大于号取等号）【对比管道按压力的分级，小于号取等号】 中压设备：1.6MPa≤P＜10MPa 高压设备：10MPa≤P＜100MPa 按设备在生产工艺过程中的作用原理分为：容器、反应器、塔设备、换热器、储罐等。
塔设备可使气（汽）液或液液相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。
塔设备按单元操作分为：精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等； 按内件结构分为：板式塔、填料塔。
1H411023 电气设备的分类和性能 一、电动机的分类和性能 （一）电动机的分类 电动机按结构及工作原理分类，可分为交流异步电动机、交流同步电动机和直流电动机。
（二）电动机的性能 1.直流电动机性能 直流电动机具有：较大的启动转矩和良好的启、制动性能，在较宽范围内实现平滑调速的优越性能，以及较强的过载性能，所以广泛应用于机床、轧钢机、电力机车和需要经常启动并调速的电气传动装置中。
3.异步电动机性能 异步电动机是现代生产和生活中使用最广泛的一种电动机。
它具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、使用维护方便、坚固耐用、重量轻等优点。
二、变压器的分类和性能 （一）变压器的分类 按用途分类：电力变压器、电炉变压器、整流变压器、工频试验变压器、矿用变压器、电抗器、调压变压器、互感器、其他特种变压器。
按冷却介质分类：油浸式变压器、干式变压器、充气式变压器等。
按冷却方式分类：自冷（含干式、油浸式）变压器、蒸发冷却（氟化物）变压器。
（二）变压器的性能 变压器的性能由多种参数决定，主要包括：工作频率、额定功率、额定电压、电压比、效率、空载电流、空载损耗、绝缘电阻。
三、电器及成套装置的分类和性能 （一）电器的分类 分为：开关电器、保护电器、控制电器、限流电器、测量电器。
电器的分类
