2010年暖通工程师专业基础考试真题及答案.doc

发布时间：2023-11-13 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.29M 资料格式：doc 举报版权申诉

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一、单项选择题（共60题，每题2分，每题的备选项中，只有1个最符合题意）

2010 年暖通工程师专业基础考试真题及答案一、单项选择题（共 60 题，每题 2 分，每题的备选项中，只有 1 个最符合题意） 1. 热力学系统的平衡状态是指（）。 A. 系统内部作用力的合力为零，内部均匀一致 B. 所有广义作用力的合力为零 C. 无任何不平衡势差，系统参数到处均匀一致且不随时间变化 D. 边界上有作用力，系统内部参数均匀一致，且保持不变【答案】 C 【解析】平衡状态是指在没有外界影响（重力作用的影响可以忽略）的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。实现平衡的充要条件是系统内部及系统与外界之间不存在任何不平衡势差（如力差、温差、化学势差等）。系统处于某一平衡状态，各状态参数都具有完全确定的数值。因此，当系统处在平衡状态时，系统无任何不平衡势差，系统参数到处均匀一致且不随时间变化。 2. 完成一个热力过程后满足下述哪个条件时，过程称为可逆过程？（） A. 沿原路径逆向进行，系统和环境都恢复初态而不留下任何影响 B. 沿原路径逆向进行，中间可以存在温差和压差，系统和环境都恢复初态 C. 只要过程反向进行，系统和环境都恢复初态而不留下任何影响 D. 任意方向进行过程，系统和环境都恢复初态而不留下任何影响【答案】 A 【解析】可逆过程是指如果系统完成某一热力过程后，有可能使工质沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，并使相互作用中所涉及的外界全部都恢复到原来状态，而不留下任何改变的过程。 3. 内能是储存于系统物质内部的能量，有多种形式，下列哪一项不属于内能？（） A. 分子热运动能 B. 在重力场中的高度势能 C. 分子相互作用势能 D. 原子核内部原子能【答案】 B 【解析】系统物质的能量包括宏观机械能和微观机械能。内能属于物质微观能量，包括分子动能、分子势能、化学能和核内原子能；外部宏观机械能包括物质的宏观动能和宏观势能。B 项，重力场的高度势能为宏观势能，属于外部能而不属于内能。 4. 已知氧气的表压为 0.15MPa，环境压力 0.1MPa，温度 123℃，钢瓶体积为 0.3m3，则计算该钢瓶中氧气质量的计算式 m＝0.15×106×0.3/（123×8314）中（）。 A. 有一处错误 B. 有两处错误 C. 有三处错误 D. 无错误【答案】 C 【解析】根据理想气体状态方程式 PV＝mRgT，该钢瓶中氧气质量的公式为：m＝PV/（RgT）。式中，P

为绝对压力，本题 P＝0.15＋0.1＝0.25MPa；V 为体积，本题中 V＝0.3m3；Rg 为氧气通用气体常数，本题中 Rg＝R/M＝8314/32＝259.8J/（kg·K）；T 为温度，本题中 T＝123＋273＝ 396K。因此该钢瓶中氧气质量的计算式为：m＝0.25×106×0.3/（396×259.8）。则题干中的计算式共有三处错误，为：①压力不应是表压，而是绝对压力；②温度应是热力学温标而不是摄氏温度；③气体常数应是氧气的气体常数而不是理想气体常数。 5. 某理想气体的初终态分别为 V1＝1.5m3，p1＝0.2MPa，V2＝0.5m3，p2＝1.0MPa，则多变指数 n 为（）。 A. 1.47 B. 1.35 C. 1.25 D. 1.10 【答案】 A 【解析】多变过程的计算公式为：p1V1n＝p2V2n，即 V2n/V1n＝p1/p2。所以，多变指数 n 的计算式为：n＝ln（p2/p1）/ln（V1/V2）＝ln（1/0.2）/ln（1.5/0.5）＝1.47。 6. 根据卡诺循环得出的热效率ηtc＝1－T2/T1，下列结果中不能由卡诺循环得出的是（）。 A. 热效率ηtc 小于 1 B. 单一热源下作功为零 C. 热效率ηtc 与工质无关 D. 热源温差大则作功量多【答案】 D 【解析】热源温差大比值不一定小，温差大则净功较大，但是如果吸热量过大，二者比值也具有不确定性。根据卡诺循环热效率ηtc＝1－T2/T1 可以得出：①热效率取决于高温热源和低温热源的温度，即工质的吸热温度 T1 和放热温度 T2，与工质的种类无关，与两热源的温差无必然联系；②由于 T2＜T1，则热效率只能小于 1；③若 T1＝T2，即单一热源，热效率为零，做功为零，热机不能实现。 7. 饱和湿空气的露点温度 td、湿球温度 tw 及干球温度 t 之间的关系为（）。 A. td＜tw＜t B. td＝tw＝t C. td＝tw＜t D. td＞tw＞t 【答案】 B 【解析】露点温度 td 是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度；湿球温度 tw 是定焓冷却至饱和湿空气时的温度；干球温度 t 为环境温度。饱和湿空气的三者的关系为：td＝tw＝t；未饱和湿空气三者的关系为：td＜tw＜t。 8. 气体或蒸汽在管内稳态流动中，面积 f 与流速 c 关系式为 df/f＝（Ma2－1）dc/c，该式适用的条件是（）。 A. 一维，理想气体，可逆，k 为常数 B. 一维，绝热，理想气体，常物性 C. 一维，可逆绝热，理想气体，比热为常数 D. 一维，可逆绝热，实际气体【答案】 C

【解析】关系式 df/f＝（Ma2－1）dc/c 的推导过程利用了一维稳定流动能量方程式的微分形式 dh＝－cdc，理想气体技术功表达式 wt＝－vdp，理想气体可逆绝热的过程方程 pvk＝常数，定熵指数 k＝cp/cv。因此该式的适用条件为：一维，可逆绝热，理想气体，比热为常数。 9. 提高蒸汽朗肯动力基本循环效率的诸多措施中，实际应用中较难实施的措施是（）。 A. 提高蒸汽作功初始温度 B. 提高蒸汽吸气压力 C. 降低凝汽温度 D. 减少散热【答案】 C 【解析】提高朗肯循环的效率的措施为：①提高过热器出口蒸汽压力与温度；②降低排汽压力；③减少排烟、散热损失；④提高锅炉、汽轮机内效率（改进设计）。现代蒸汽动力装置中冷凝器的放热温度已降低到接近于自然环境（空气，河水）的温度，而蒸汽的凝气温度受自然环境影响以及凝汽器真空度的影响，因此在现实操作中不可能将蒸汽的凝气温度降低到自然环境温度以下。 10. 在蒸汽压缩制冷循环中，干饱和制冷剂蒸汽被压缩，然后进入冷凝器冷却，经过节流膨胀后进入蒸发器吸热制冷。在给定气候条件下，提高制冷系数的措施是（）。 A. 提高冷凝温度 B. 增加制冷剂的过冷度 C. 降低蒸发温度 D. 增大压缩机功率【答案】 B 【解析】提高制冷系数 COP 的措施为：①降低冷凝温度；②提高蒸发温度；③提高供液过冷度；④提升换热器传热效率；⑤使用高效制冷剂。AC 两项，提高冷凝温度和降低蒸发温度都会减小制冷系数；B 项，如果工质冷凝后继续冷却成为未饱和液，可以增大制冷量，提高过冷度，可使制冷系数有所增大；D 项，增大压缩机功率与制冷系数无关。 11. 下列材料的热导率λ正确的排列为（）。 A. λ木材＜λ钢铁＜λ混凝土＜λ纯铝 B. λ木材＜λ混凝土＜λ纯铝＜λ钢铁 C. λ混凝土＜λ木材＜λ钢铁＜λ纯铝 D. λ木材＜λ混凝土＜λ钢铁＜λ纯铝【答案】 D 【解析】金属导热系数一般为 12～418W/（m·K），普通钢筋混凝土的导热系数为 1.74W/（m·K），木头的导热系数为 0.04～0.4W/（m·K），可知金属的导热系数要大于混凝土，混凝土的导热系数大于木材。金属的导热机理为自由电子的运动，如果金属中含有杂质，则因破坏晶格的完整性而于扰了自由电子的运动，使导热系数减小，因此纯金属的导热系数大于合金，即纯铝的导热系数大于钢铁导热系数。综上所述，λ木材＜λ混凝土＜λ钢铁＜λ纯铝。 12. 单层圆柱体内一维径向稳态导热过程中，内部无内热源，物性参数为常数，此时（）。 A. 导热量Φ与长度 l 无关 B. 导热量Φ是半径的函数 C. 热流量 ql 与长度 l 无关

D. 热流量 ql 只是长度 l 的函数【答案】 C 【解析】单位管长的热流密度 ql 的公式为：热流量Φ的公式为：式中，λ为导热系数；l 为管长；t1、t2 为管内外温度；d1、d2 为管内外径。因此，由公式可得，单位长度热流量 ql 与长度 l 无关，而导热量Φ为长度 l 的函数。综上所述，C 项为正确答案。 13. 某小铜球的直径 12mm，热导率 26W/（m·K），密度 8600kg/m3，比热容 343J/（kg·K），外部传热系数 48W/（m2·K），初始温度 15℃。放入 75℃的热空气中，该小铜球温度达到 70℃ 的时间大约需要（）。 A. 915 秒 B. 305 秒 C. 102 秒 D. 50 秒【答案】 B 【解析】计算步骤如下： ①判断是否能用集总参数法求解。毕渥准则的公式为：Bi＝hδ/λ。由题意可得，传热系数 h＝48W/（m2·K），特征尺寸δ＝R/3＝0.002m，导热率λ＝26W/（m·K），则 Bi＝48×0.002/26 ＝0.042＜0.1。因此，可以用利用集总参数法求解。 ②计算时间。应用集中参数法的时间公式为：因此，该小铜球温度达到 70℃的时间大约需要 305s。 14. 采用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是（）。 A. 边界节点，级数展开法求出离散方程 B. 边界节点，热量守衡法求出离散方程 C. 中心节点，级数展开法求出离散方程 D. 中心节点，热量守衡法求出离散方程

【答案】 A 【解析】中心节点离散方程的建立有以下两种方法：①级数展开法。通过对节点温度进行泰勒级数展开，再经适当演算。②热量守恒法。边界节点离散方程的建立方法为热量守恒法。 15. 采用对流换热边界层微分方程组、积分方程组或雷诺类比法求解对流换热过程中，正确的说法是（）。 A. 微分方程组的解是精确解 B. 积分方程组的解是精确解 C. 雷诺类比的解是精确解 D. 以上三种方法求得解均为近似解【答案】 A 【解析】对流换热的求解方法包括分析法、类比法和实验法。分析法包括微分方程组求解和积分方程组求解。在所有方法中，只有微分方程组的解是精确解；积分方程组的求解要先假设速度和温度的分布，因此是近似解；雷诺类比的解是由比拟理论求得的，也是近似解。 16. 在充分发展的管内单相流体受迫层流流动中，如果取同样管径及物性参数，则常壁温 tw＝C 和常热流 q＝C 下换热系数的关系可以为（）。 A. B. C. D. 不确定【答案】 C 【解析】对于常物性流体，无论是常热流或者常壁温边界条件下，恒壁温时的努谢尔准则数 Nu 比恒热流时 Nu 小 16%，主要由管内温度分布不均引起所致，所以。 17. 为了强化蒸汽在是竖直壁面上的凝结传热，应采取以下哪个措施（）。 A. 在蒸汽中掺入少量的油 B. 设法形成珠状凝结 C. 设法增加液膜的厚度 D. 在蒸汽中注入少量的氮气【答案】 B 【解析】增强凝结换热的措施基本途径是减薄凝液膜厚度和加速排液，具体措施有：①改变表面几何特征，如壁面上开槽、挂丝等；②及时排除不凝性气体，如合理地设计管束的排列和加设抽气装置；③加速排除凝液，如使用离心力等措施；④改进表面性质，如加涂层，使之形成珠状凝结。AD 两项，油和氮气（不凝性气体）的导热系数均小于水的导热系数，因此在蒸汽中掺入少量的油或氮气减弱凝结传热。C 项，增加液膜的厚度，热阻增大，减弱凝结传热。 B 项，珠状凝结与壁面的接触面积小于膜状凝结，比膜状凝结的传热性能好，因此设法形成珠状凝结能强化蒸汽在是竖直壁面上的凝结传热。 18. 辐射换热过程中的能量属性及转换与导热和对流换热过程不同，下列表述中错误的是

（）。 A. 温度大于绝对零度的物体都会有热辐射 B. 不依赖物体表面接触进行能量传递 C. 辐射换热过程伴随能量的两次转换 D. 物体的热辐射过程，与温度无关【答案】 D 【解析】热辐射是指由于物体内部微观粒子的热运动而激发产生的电磁波传播。A 项，T＞0K 的物体都会发射热射线，都会有辐射换热。B 项，辐射换热以电磁波的形式传递，不依赖于介质以及表面的接触。C 项，换热过程伴随着能量形式的两次转化，即发射物体的内能转化为电磁能，吸收物体又将电磁能转化为内能。D 项，物体热辐射过程与热力学温度的四次方成正比，满足斯蒂芬—玻尔兹曼定律，Eb＝σbT4。 19. 如题 19 图所示，1 是边长为 R 的正三角形，2 是半径为 R 的圆，图中 2 的自身辐射角系数 X2，2 等于（）。题 19 图 A. 1.0 B. 0.52 C. 0.48 D. 0.05 【答案】 B 【解析】由角系数的完整性可得：X1，1＋X1，2＝1，X2，1＋X2，2＝1。而 X1，1＝0，则 X1，2＝1。由角系数的互换性可得：X1，2A1＝X2，1A2。则 X2，1＝X1，2A1/A2＝1×（3R）/（2πR）＝0.48，X2，2＝1－X2，1＝1－0.48＝0.52。 20. 套管式换热器中进行顺流换热时，两侧为水—水单相流体换热，一侧水温由 65℃降到 45℃，流量为 1.25kg/s；另一侧水入口温度为 15℃，流量为 2.5kg/s。则该换热器对数平均温差为（）。 A. 35℃ B. 33℃ C. 31℃ D. 25℃ 【答案】 B 【解析】顺流流体热平衡方程为：cm1（t1′－t1″）＝cm2（t2″－t2′）。式中，c 为水的比热容； t1′、t1″为一侧水的入口、出口温度；t2′、t2″为另一侧水的入口、出口温度；m1、m2 分别为两侧水质量流量。由题意可得 t1′＝65℃，t1″＝45℃，t2′＝15℃，m1＝1.25kg/s， m2＝2.5kg/s，则代入数据可得：1.25×（65－45）＝2.5×（t2″－15），t2″＝25℃。则 Δt′＝t1′－t2′＝65－15＝50℃，Δt″＝t1″－t2″＝45－25＝20℃，对数平均温差

Δtm＝（Δt′－Δt″）/ln（Δt′/Δt″）＝（50－20）/ln（50/20）＝33℃。 21. 某虹吸管路如题 21 图，管内径为 d＝200mm，A 端浸入水池中，B 端在水池液面上部，两池液面差为 H2＝1.2m，管弯曲部位（轴线 1）到上液面距离为 H1＝0.5m。试确定 2 处是否能产生负压出现虹吸现象？若此现象发生，求 2 处的流速。（）题 21 图 A. 不能 B. 能，2.85m/s C. 能，6.85m/s D. 能，4.85m/s 【答案】 B 【解析】以 1 断面为基准面。取 1—1 断面和 2—2 断面列伯努利方程：0＝Z2＋p2/（ρg）＋v22/（2g）＋hw1-2。由于 2 断面高于基准面，即 Z2＞0，且 v22＞0，hw1-2＞0，则 2 断面压力 p2＜0，为负压，因此出现虹吸现象。忽略流体阻力，取 1 断面和 3 断面列伯努利方程：0＝Z3＋v32/ （2g）。则 3 断面的速度为：由于 2 断面的管径和流量与 3 断面相同，则 v2＝v3＝4.85m/s。由于实际流体需要克服阻力，因此实际流速比理想流速小。综上所述，B 项为正确答案。 22. 题 22 图为轴流式风机的吸入管，由装在管壁下的 U 形测压管（内装水）测得压差高度为Δh，水的密度为ρ，空气密度为ρa，试确定风机的进风量（即 2—2 断面的风速）。（）题 22 图

A. B. C. D. 【答案】 C 【解析】以 0 断面为基准面。取 1—1 断面与 2—2 断面列伯努利方程：0＝P2/（ρag）＋u22/（2g）。由题意可得，2 断面处的压强 P2＝－ρgΔh，将其代入伯努利方程，可得： 23. 圆管内流体流动的雷诺数为 1000，则该管的沿程阻力系数等于（）。。 A. 0.032 B. 0.064 C. 0.128 D. 0.256 【答案】 B 【解析】对于圆管层流，临界雷诺数为 2300，该管的雷诺数 Re＝1000＜2300，所以其流体为层流。对于圆管层流的沿程阻力系数的计算公式为：λ＝64/Re＝64/1000＝0.064。 24. 流体的压强差Δp、速度 v、密度ρ的无量纲数是（）。 A. Δp/（ρv） B. Δp/（ρ2v） C. Δp/（ρv2） D. Δp/（ρv3）【答案】 C 【解析】 dimΔp＝ML－1T－2，dimv＝LT－1，dimρ＝ML－3。A 项，dim[Δp/（ρv）]＝ML－1T－2/ （ML－3×LT－1）＝LT－1；B 项，dim[Δp/（ρ2v）]＝ML－1T－2/[（ML－3）2×LT－1] ＝M－1L4T－1；C 项，dim[Δp/（ρv2）]＝ML－1T－2/[ML－3×（LT－1）2]＝1；D 项，dim[Δp/ （ρv3）]＝ML－1T－2/[ML－3×（LT－1）3]＝L－1T。综上所述，C 项为正确答案。 25. 圆管均匀流中，与切应力成正比的是（）。 A. 圆管直径 B. 圆管长度 C. 圆管的表面积 D. 圆管的圆周率【答案】 A 【解析】均匀流过流断面上切应力按线性规律分布：τ/τ0＝r/r0，即在圆管均匀流中，切应力与半径成正比。切应力在轴线上为零，在管壁上可达最大值。 26. 已知 10℃时水的运动黏滞系数ν＝1.31×10－6，管径 d＝50mm 的水管，在水温 t＝10℃ 时，管内要保持层流的最大流速为（）。

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