工程

专业人士和工程学生的问答

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为什么移动的空气会感到冷?
我正在上热力学课程,并且有以下问题。我本打算直接问我的教授,但这似乎是一个愚蠢的问题,答案很简单,所以我想我会在这里碰碰运气,以免感到尴尬。 当空气流过管道时,其停滞焓不会改变。对于热量完美的气体,我们的焓随温度线性变化。 小时=cpTH0= 常数= h + 12ü2h0=constant=h+12u2h_0 = \text{constant}= h + \frac12u^2 h = cpŤh=cpTh = c_pT 让我们看看空气。空气在1000 J的恒定压力下具有比热。室温空气约为300 ķ。风速通常在15m以下1000 焦耳 ķ 克⋅ ķ1000 Jkg⋅K1000\ \mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}300 千300 K300 \text{ K}。15 米 s15 米s15\ \mathrm{\frac{m}{s}} 重写方程式,我们可以说: 1000焦耳CpŤ0= cpŤ+ 12ü2CpŤ0=CpŤ+1个2ü2c_p T_0 = c_pT + \frac12u^2 300000J1000 焦耳 ķ 克⋅ ķ⋅ 300 …



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已知有任何材料可以隔音但导热吗?
是否有已知的材料既隔音又导热? 费用不是最重要的问题,但最好是花费“合理的金额”,远低于国防开支水平。 这是我正在考虑的一种思想实验,涉及一种计算机机箱的概念,该机箱在传导热量的同时隔离或衰减内部的所有声音。 完全形成这个想法时,在财务上是否合理,是否可以流通等等都存在多个漏洞,但是为了使这个问题狭窄,我只想在思想实验中消除所有这些顾虑。 我认识到传导一种能量同时与另一种能量隔离并不是一件简单的事情。我想到的最接近的材料是水,但这并不是完全准确的,因为它确实会传导动能(即水力)。最好将其描述为一种低通滤波器。 因此,如果没有想到的话,我会对听到可以在传导热量的同时非常有效地过滤声音的事物感兴趣。 我想用一种限定词表示这种材料是固体,但是我真的会对具有这些特性的任何材料感兴趣,因为我相信(也许是错误的?)它们可能很少。再说一次,不要以我提到的有关计算机机箱的目标概念来思考,这只是迈向该思想实验的一步(这可能是不合理的,否则现在将在市场上提供这种想法的产品)。

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为什么在树上施加预应力会使它们更坚固?
詹姆士·戈登(James Gordon)在“结构:或为什么东西不会掉下来”一文中谈到树木在外部受到拉力而内部受到压迫。为什么它使树在表面受拉并在核心受压而变得更坚固?我如何阅读下面第一张图中的图? 另外,在第三个图片中,它谈到了用混凝土梁进行反向加工。如何使用钢筋产生张力?

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量化电网的惯性
有关电力系统现代化的许多讨论都涉及“惯性”。这通常是定性的讨论,涉及以动量和快速响应的形式具有大量动能的涡轮机(在水力,燃煤和天然气发电厂中)如何在四分之一周期(50Hz电网中为5ms)的范围内提供电压和频率稳定度到几秒钟。 但是,讨论经常停滞不前,因为很少见到这种“惯性响应”被量化并确定其来源。据我了解,系统本身的电容量非常低,因此我想大部分惯性响应都来自涡轮的旋转。 如何对国家电力系统的惯性响应进行量化?系统惯性的一些典型值是什么?

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我继承了设计不一致,共享相同零件号的产品。我该怎么办?
我现在负责我公司已经出货十年的产品线。我们应该说,以前的一位产品工程师是……对可持续性和适当的文档不那么认真。我们已经以完全相同的零件号装运了数百个具有多种设计变体的单元。该手册目前仅反映一种变体,这意味着许多用户无法使用它。而且我们有多个实例,其中用户试图按部件号对单元进行重新排序,却发现我们所运送的物品与他们已经拥有的物品不匹配。 显然,这很糟糕。在不更改产品编号的情况下,您不能更改产品的规格或用户界面。我们将来会避免这种事情。但是我的问题是关于过去的。 在纸上,我们有文件指出每个序列号对应的设计变型。我的想法是创建一个电子表格,并追溯命名每个变体,这样我们至少可以支持致电或下订单的用户。然后,我们将创建适当的手册,以便用户可以根据他们的序列号了解他们所拥有的设备的操作。 但是我只是在解决这个问题。在我看来,可能存在正式的,行业标准的方法来处理此类问题。是否有处理我现有安装基础的程序正确方法?

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现代教学方法
背景 当我参加控制学的第一堂课(2006年初,由一位航空航天教授针对ME和EE学生混合授课)时,基本上都是用拉普拉斯变换,传递函数等完成的。 最近(2012年),我在另一所学校上了研究生水平的控制课,这几乎是所有状态空间的课程。实际上,它是一堆抽象的线性代数证明,恰好与可观测性和可控性有关。我将差异归因于这样一个事实,那就是针对研究生的学生将研究更多理论性的问题(几乎没有提及将其与任何实际系统联系起来)。 现在,从与同一所学校的本科生交谈开始,我已经了解到状态空间是当前教授控制理论的方式。简要介绍了Laplace方法,但很快就过时了。 我从事燃烧工作,不知道发生了什么。 问题 这是否可以准确地说明这些天来教授控制的方式? 无论哪种方式,都与控制的状态/可预见的未来相符吗? 我也想知道一种方法优于另一种方法的优点。

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为什么各个方向都有气压?
这是气压的典型定义: 空气压力是由上述空气分子的重量引起的。即使是微小的空气分子也具有一定的重量,构成我们大气层的大量空气分子共同具有很大的重量,从而压低了下面的物体。 但是,我见过的所有消息来源都指出,各个方向的气压均相等。 1和2似乎矛盾。 相关问题: 为什么上方的气压不会压垮我们?我一直看到的答案是,来自下方的相等气压平衡了气压。但是,如果有一辆汽车从上方停在我身上并压死我,那么另一辆从下方压在我身上的汽车将无法缓解这种压力-只会增加我会感到的压力!如果我在一个封闭的壁橱里,其中一堵墙要向我压,而另一堵墙也要向我压,第二堵墙不会“平衡”东西,而只会增加压力会感觉!

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估计通过阀或喷嘴的流是否空化
我的理解是,当静压下降到蒸气压以下时,即使是间歇地,也会在液流中产生气蚀现象。因此,即使时间平均静压力(您可以测量的)高于蒸汽压力,由于湍流或其他不稳定因素引起的压力波动也可能足够大,从而导致局部气蚀。因此,将时间平均静压与蒸气压进行比较是不够的。您需要添加一些额外的缓冲垫来应对压力波动。(这是我的解释,没有对此深入了解。) 因此,在各种书籍,网站和期刊文章中,我已经看到了两种不同类型的无量纲数字,它们用于估计通过阀或喷嘴的流动是空化的。它们通常称为空化指数或空化数。它们采用以下两种形式之一: σ= p在- p汽p在- p出σ=pin−pvaporpin−pout\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{p_\text{in} - p_\text{out}} 要么 σ= p在- p汽1个2ρ V2σ=pin−pvapor12ρV2\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{\tfrac{1}{2} \rho V^2} 其中是入口压力,p out是出口压力,p vapor是蒸气压力,ρ是液体密度,V是流体的某些特征速度(例如,在喷嘴情况下,是出口处的速度) )。此数字的某些形式是上述数字的倒置,但没有什么不同。p在pinp_\text{in}p出poutp_\text{out}p汽pvaporp_\text{vapor}ρρ\rhoVVV 这些参数有什么区别?基于节能,可以将压降与流量相关联,但通常会添加经验系数以解决不理想的问题。还有其他我想念的东西吗? 一种形式优于另一种形式吗?最好的判断是要使用一种还是另一种取决于您拥有的数据类型(因此,对于通过涡轮叶片的流动,最好使用速度形式),但是即使对于喷嘴,我也见过。 在哪里可以获取准确的数据来根据这些数字预测气蚀?我尝试过使用各种期刊文章中有关雾化器喷嘴的一些数据,但通常它们使用不同形式的空化数。一些数据表明通过喷嘴的流量会在我想要的压力下发生空化,但是类似喷嘴的其他数据表明不会。我不确定不一致的根源是什么。我的理解可能是错误的,空化数模型可能过于简单,数据可能不准确,等等。

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锌/铝涂层锚杆可以用于混凝土吗?
强度极高( > 150ksi)的螺栓和锚杆不宜镀锌。这是因为担心氢脆。其中包括ASTM A 490螺栓和ASTM A 354 Gr。BD锚杆。FüFüF_u 该项目的侧向载荷很高,并且在户外。典型的ASTM F 1554 Gr。105根锚杆的直径非常大。这就是为什么ASTM A 354 Gr。规定了BD杆(直径2.5英寸)。没有空间容纳更多的锚杆。 由于项目位于室外,因此需要防腐涂层。唯一可以使用的涂层是锌/铝涂层,例如ASTM F 1136 3级。 由于腐蚀问题,有铝不能与混凝土接触的历史。这似乎专门针对固态铝。 我是否需要担心涂料中的铝含量与锚杆所嵌入的混凝土发生反应?


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为什么双曲面塔不再流行了?
双曲面塔在19世纪末和20世纪上半叶非常流行-水塔,电力线锚塔,有时还使用这种设计建造了高耸的无线电塔。与其他设计相比,相同的强度要求的优势是使用更少的钢。 如今,它们很少使用(在某种程度上,旧的双曲面塔被视为文化遗产,并在某些国家受到国家的保护)。 他们为什么不受欢迎?设计是否存在固有缺陷?钢铁不再昂贵了吗?

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将热电偶固定在表面上
我正在寻找有关如何以相对耐温(比一般而言)胶水更佳的方式将热电偶连接到金属表面的建议。 我手上有一些非常细的线材来制作热电偶和专门的点焊机,将它们连接起来形成焊缝。我的目标是将它们附着在3-7毫米厚的某种金属板上。可以是钢,铝,铜等。对于所用的金属或确切的厚度,我没有强烈的偏爱。我可以使用最普通的金属加工设备,可以购买基本的工具和材料,但不能证明为此目的花了专用焊机的费用。 到目前为止,我已经尝试了两件事(未成功): 焊接:我用割炬将铜板加热到足以在其上沉积焊料的水坑,然后尝试浸入(已焊接的)TC。电线根本不会弄湿,只会将焊料推开,无法建立连接。 TIG焊接:我试图通过在铝板上焊接TC和裸TC焊丝,方法是在板上形成一个小水坑,然后尝试将焊丝浸入水坑中,同时迅速熄灭电弧。通常情况下,电线刚刚熔化并从电弧“跑开”。其他时候它只是没有融合到表面。我还尝试过将导线预先与表面接触,并在其上开始电弧。 我知道我已经听说过这样做,但是还没有找到有关如何实际执行操作的任何好信息。从确定的答案到如何改进已经尝试过的技术的评论,我可以使用任何方法。 ps我半定期焊接,但是焊接经验很少(尤其是用焊枪焊接),因此不要在该部门承担很多技能或知识。

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是什么导致可充电电池老化?如何延长电池寿命?
如今,大多数现代电子产品都使用可充电电池作为电源。同样,如今,大多数现代可充电电池都是基于锂离子或锂聚合物的。像任何其他设备一样,随着时间的流逝,这些可充电电池失去了充电,保留和释放能量的能力,因此用户必须更换设备或可充电电池。 据我了解,电池内阻的升高是可充电电池老化的主要原因。这个准确吗?如果是这样,可以采取哪些措施降低或消除充电电池的内部电阻。 如果我的理解不正确,可充电电池老化的原因是什么? 如果了解了电池老化的原因,电子工程师如何设计充电和放电电路以延长可充电电池的使用寿命? 参考文献: 电池大学 所有关于电池的部分,第1部分:简介 所有关于电池的部分,第2部分:规格和术语 所有关于电池的部分,第7部分:亚硫酰氯锂

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