2011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：0.17M 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）

2011 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. 大气压力为 B，系统中工质真空表压力读数为 p1 时，系统的真实压力 p 为（）。 A. p1 B. B＋p1 C. B－p1 D. p1－B 【答案】 C 【解析】系统的真实压力 p 称为绝对压力，流体的压力常用压力表或真空表来测量。当真实压力小于大气压力时，用真空表测量实际压力，测出的压力为真空度 p1，与大气压力 B、绝对压力 p 的关系为：p＝B－p1；当实际压力大于大气压力时，用压力表测量，测出的为表压力 pe，与大气压力 B、绝对压力 p 的关系为：p＝B＋pe。 2. 准静态是一种热力参数和作用力都有变化的过程，具有（）的特性。 A. 内部和边界一起快速变化 B. 边界上已经达到平衡 C. 内部状态参数随时处于均匀 D. 内部参数变化远快于外部作用力变化【答案】 C 【解析】准静态过程有以下两个要点：①系统与外界的压力差、温度差等势差无限小、系统变化足够缓慢；②系统在该过程中的每一瞬间都将呈现无限接近平衡的状态。因此准静态过程具有内部状态随时处于均匀的特性。 3. 热力学第一定律是关于热能与其他形式的能量相互转换的定律，适用于（）。 A. 一切工质和一切热力过程 B. 量子级微观粒子的运动过程 C. 工质的可逆或准静态过程 D. 热机循环的一切过程【答案】 A 【解析】热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学上的应用，其表述为：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换；但在转换的过程中，能量的总值保持不变。因此，热力学第一定律适用于一切工质和一切热力过程。 4. z 压缩因子法是依据理想气体计算参数修正后得出实际气体近似参数，下列说法中不正确的是（）。 A. z＝f（p，T） B. z 是状态的函数，可能大于 1 或小于 1 C. z 表明实际气体偏离理想气体的程度 D. z 是同样压力下实际气体体积与理想气体体积的比值【答案】 D 【解析】 ACD 三项，压缩因子是指在给定状态（相同压力和温度）下，实际气体的质量体积和理想气

体的质量体积的比值，它是温度与压力的函数，即 z＝f（p，T），表明实际气体偏离理想气体的程度；而 D 项没有强调相同温度。B 项，对于理想气体，z＝1；对于实际气体 z 是状态的函数，它的值可能大于 1 也可能小于 1。 5. 把空气作为理想气体，当其中 O2 的质量分数为 21%，N2 的质量分数为 78%，其他气体的质量分数为 1%，则其定压比热容 cp 为（）。 A. 707J/（kg·K） B. 910J/（kg·K） C. 1018J/（kg·K） D. 1023J/（kg·K）【答案】 C 【解析】根据空气中氧气和氮气的摩尔质量，忽略其他气体，可求得空气的摩尔质量为：M 空＝x 氧气×M 氧气＋x 氮气×M 氮气＝0.21×32＋0.78×28＝28.56g/mol。则气体常数为：Rg＝R/M 空＝8.314/28.56＝291J/（kg·K）。由于空气的主要组成部分氮气和氧气都是双原子分子，因此空气可认为是双原子气体，则 k＝cp/cv＝1.4，cp－cv＝R，因此定压比热容 cp＝3.5Rg ＝3.5×291＝1018.5J/（kg·K）。由于在计算空气摩尔质量时忽略了其他 1%的气体，因此实际空气摩尔质量 M 空比 28.56g/mol 略大，实际气体常数 Rg 略小于 291J/（kg·K），则实际定压比热略小于 1018.5J/（kg·K）。综上所述，答案选择 C 项。 6. 空气进行可逆绝热压缩，压缩比为 6.5，初始温度为 27℃，则终了时气体温度可达（）。 A. 512K B. 450K C. 168℃ D. 46℃ 【答案】 A 【解析】空气进行可逆绝热压缩是等熵过程。等熵过程温度与压力之间的关系为：由题意可得，空气的绝热指数 k＝1.4，压缩比 p2/p1＝6.5，初始温度 T1＝27＋273＝300K，代入已知数据可得，终了时的气体温度 T2 为： 7. 卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，过程的条件是（）。 A. 绝热过程必须可逆，而等温过程可以任意 B. 所有过程均是可逆的 C. 所有过程均可以是不可逆的 D. 等温过程必须可逆，而绝热过程可以任意【答案】 B 【解析】

由卡诺循环的定义可知，卡诺循环由在两个恒温热源之间工作的两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成，因此过程的条件是所有过程均是可逆的。 8. 确定水蒸气两相区域焓熵等热力参数需要给定参数（）。 A. x B. p 和 T C. p 和 v D. p 和 x 【答案】 D 【解析】两相区即汽液共存状态，温度 T、压力 p 和比体积 v 是一一对应的。干度 x 的定义为：汽液共存物中，汽相的质量分数或摩尔分数。对于饱和液相，干度 x＝0；饱和气相，干度 x＝1。两种状态的焓差表示水的汽化潜热，不同的干度对应不同的焓值以及不同的热力参数。确定水蒸气两相区域焓、熵等热力参数需要两个给定参数，即 T、p 和 v 中的任意一个以及干度 x。 9. 理想气体绝热节流过程中节流热效应为（）。 A. 零 B. 热效应 C. 冷效应 D. 热效应和冷效应均可能有【答案】 A 【解析】绝热节流前后温度的变化规律是：①对于理想气体，温度不变；②对于实际气体，其温度可能升高、可能降低也可能保持不变。本题中是理想气体，因此绝热节流后温度保持不变，节流热效应为零。 10. 对于空气压缩式制冷理想循环，由 2 个可逆定压过程和 2 个可逆绝热过程组成，则提高该循环制冷系数的有效措施是（）。 A. 增加压缩机功率 B. 增大压缩比 p2/p1 C. 增加膨胀机功率 D. 提高冷却器和吸热换热器的传热能力【答案】 D 【解析】该制冷循环的制冷系数ε为：则由公式可得：A 项，增加压缩机功率向外输出机械功，可使空气在压缩机中绝热压缩后的温度 T2 增大，制冷系数降低；B 项，增大压缩比 p2/p1，制冷系数ε降低；C 项，增加膨胀机功率，可使空气在膨胀机内绝热膨胀后的温度 T4 下降，制冷系数同样降低；D 项，通过提高冷却器和吸热换热器的传热能力，能够降低传热温差，减小冷凝温度 T2 和蒸发温度 T1 间的传热温差，即 T2/T1 减小，从而提高循环的制冷系数。 11. 下列说法中正确的是（）。

A. 空气热导率随温度升高而增大 B. 空气热导率随温度升高而下降 C. 空气热导率随温度升高保持不变 D. 空气热导率随温度升高可能增大也可能减小【答案】 A 【解析】导热系数是物质的一个重要热物性参数，其值表征物质导热能力的大小。通常，影响导热系数的主要因素是物质的种类和温度。气体导热系数在通常压力范围内变化不大，因而一般把气体的导热系数仅仅视为温度的函数，空气的热导率随温度升高而增大。 12. 圆柱壁面双层保温材料敷设过程中，为了减少保温材料用量或减少散热量，应该采取措施（）。 A. 导热率较大的材料在内层 B. 导热率较小的材料在内层 C. 根据外部散热条件确定 D. 材料的不同布置对散热量影响不明显【答案】 B 【解析】在稳态情况下，通过单位长度圆筒壁的热流量 q 相同。由于圆柱壁面内侧温度变化率较大，将导热率较小的材料布置在内层，以减少散热量，充分发挥其保温作用。 13. 在双层平壁无内热源常物性一维稳态导热计算过程中，如果已知平壁的厚度和热导率分别为δ1、λ1、δ2 及λ2，如果双层壁内，外侧温度分别为 t1 和 t2，则计算双层壁交界面上温度 tm 错误的关系式是（）。 A. （t1－tm）/（δ1/λ1）＝（tm－t2）/（δ2/λ2） B. （t1－tm）/（δ1/λ1）＝（t1－t2）/（δ1/λ1＋δ2/λ2） C. （tm－t2）/（δ2/λ2）＝（t1－t2）/（δ1/λ1＋δ2/λ2） D. （t1－tm）/（δ2/λ2）＝（tm－t2）/（δ1/λ1）【答案】 D 【解析】常物性无内热源一维稳态导热中，双层平壁的热流密度相等，热流密度等于温差与所对应的热阻之和的比值。因此，q＝（t1－t2）/（δ1/λ1＋δ2/λ2）＝（t1－tm）/（δ1/λ1）＝（tm－t2）/（δ2/λ2）。 14. 常物性无内热源一维非稳态导热过程第三类边界条件下可微分得到离散方程，进行计算时要达到收敛需满足（）。 A. Bi＜1/2 B. Fo≤1 C. Fo≤[1/（2Bi＋2）] D. Fo≤1/（2Bi）【答案】 C 【解析】对非稳态导热的显式格式，其数值解的稳定性要受到稳定性条件的限制。对于第一类边界条件的稳定性（收敛）条件是 Fo≤1/2；对于第三类边界条件的稳定性（收敛）条件是 Fo≤[1/ （2Bi＋2）]。 15. 管内受迫定型流动换热过程中，速度分布保持不变，流体温度及传热具有下列何种特性？（）

A. 温度分布达到定型 B. 表面对流换热系数趋于定值 C. 温度梯度达到定值 D. 换热量也达到最大【答案】 B 【解析】管内受迫定型流动过程，即流动充分发展段，对于常物性流体其特征是速度分布保持不变；在换热过程中，达到热充分发展段时，表面对流传热系数趋于定值。 16. 暖气片对室内空气的加热是通过下列何种方式实现的？（） A. 导热 B. 辐射换热 C. 对流换热 D. 复杂的复合换热过程【答案】 D 【解析】暖气片表面温度高，附近的空气密度比较低，引起空气在室内流动，在表面形成对流换热；且高温的暖气片具有辐射效应，与室内壁面之间辐射换热，再通过与室内空气的对流作用加热室内空气。暖气片温度越高，辐射换热占的比例越大，否则，对流换热起主要作用。综上所述，暖气片对室内空气的加热是既有对流换热，又有辐射换热，是复杂的复合换热过程。 17. 表面进行膜状凝结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为（）。 A. 蒸汽的压力 B. 蒸汽的流速 C. 蒸汽的过热度 D. 蒸汽中的不凝性气体【答案】 A 【解析】影响膜状凝结换热的因素有：①蒸汽流速的大小及其和液膜的流向是否一致。②蒸汽中如含有微量不凝性气体，对换热作用影响很大，但蒸汽流速增加会使这种影响减弱。③表面粗糙度。Rec 较低时，因粗糙使液膜增厚，传热性能降低；Rec 较高时，传热性能增强。④蒸汽含油，如含润滑油，因形成油垢使传热性能降低。⑤蒸汽的过热度。综上所述，蒸汽压力对凝结换热作用影响最小，答案选择 A 项。 18. 固体表面进行辐射换热时，表面吸收率α、透射率τ和反射率ρ之间，存在α＋τ＋ ρ＝1。在理想或特殊条件下表面分别称为黑体、透明体或者是白体，下列描述中错误的是（）。 A. 投射到表面的辐射能量被全部反射时，ρ＝1，称为白体 B. 投射到表面的辐射全部可以穿透时，透射率τ＝1，称为透明体 C. 红外线辐射和可见光辐射全部被吸收，表面呈现黑色，α＝1，称为黑体 D. 投射辐射中，波长在 0.1～100μm 的辐射能量被全部吸收时，称为黑体【答案】 C 【解析】黑体是能将热辐射能量完全吸收的物体，吸收率 α ＝ 1 ，热辐射的波长范围为 0.1μm≤λ≤100μm，其中包括红外波段（0.761μm＜λ≤100μm）、紫外波段（0.11μm≤λ ＜0.381μm）和可见光波段（0.381μm≤λ≤0.761μm）。白体的反射率ρ＝1，透明体的透射率τ＝1。

19. 角系数 Xi，j 表示表面发射出的辐射能中直接落到另一个表面上，其中不适用的是（）。 A. 漫灰表面 B. 黑体表面 C. 辐射时各向均匀表面 D. 定向辐射和定向反射表面【答案】 D 【解析】角系数 Xi，j 表示表面向半球空间辐射的辐射能中直接落到另外一个表面上的百分数，不是在某个方向上。因此，角系数 Xi，j 对定向辐射和定向反射表面不适用。 20. 套管式换热器中进行换热时，如果两侧为水—水单相流体换热，一侧水温由 55℃降到 35℃，流量为 0.6kg/s；另一侧水入口温度为 15℃，流量为 1.2kg/s。则换热器分别作顺流或逆流时的平均对数温差比Δtm（逆流）/Δtm（顺流）为（）。 A. 1.35 B. 1.25 C. 1.14 D. 1.0 【答案】 C 【解析】计算步骤如下： ①计算冷水出口温度。由冷流体吸热量与热流体放热量相等可得：M1c1（t1′－t1″）＝M2c2 （t2″－t2′）。代入数据可得，冷流体出口温度为：t2″＝t2′＋M1（t1′－t1″）/M2 ＝15＋0.6×（55－35）/1.2＝25℃。 ②计算顺流对数平均温差。顺流时，入口处Δt′＝t1′－t2′＝55－15＝40℃，出口处Δt″ ＝t1″－t2″＝35－25＝10℃，则对数平均温差Δtm＝（Δt′－Δt″）/ln（Δt′/Δt″）＝（40－10）/ln（40/10）＝21.64℃。 ③计算逆流对数平均温差。逆流时，入口处Δt′＝t1′－t2″＝55－25＝30℃，出口处Δt″ ＝t1″－t2′＝35－15＝20℃，则对数平均温差Δtm＝（Δt′－Δt″）/ln（Δt′/Δt″）＝（30－20）/ln（30/20）＝24.66℃。 ④计算Δtm（逆流）/Δtm（顺流）比值。逆流与顺流平均对数温差比为：Δtm（逆流）/Δtm （顺流）＝24.66/21.64＝1.14。 21. 对于某一管段中的不可压缩流体的流动，取三个管径不同的断面，其管径分别为 A1＝ 150mm，A2＝100mm，A3＝200mm。则三个断面 A1、A2 和 A3 对应的流速比为（）。 A. 16:36:9 B. 9:25:16 C. 9:36:16 D. 16:25:9 【答案】 A 【解析】由流量方程 Q＝（π（量）d2v 可知，当流量 Q 不变时，流速比应为管径平方的反比，即： v1:v2:v3＝（1/d12）:（1/d22）:（1/d32）＝16:36:9。 22. 直径为 1m 的给水管在直径为 10cm 的水管中进行模型试验，现测得模型的流量为 0.2m3/s，则原型给水管实际流量为（）。 A. 8m3/s B. 6m3/s

C. 4m3/s D. 2m3/s 【答案】 D 【解析】对于有压管流，影响流速分布的主要因素是黏滞力，故采用雷诺模型，相似准则数为雷诺数，则 Ren＝Rem，即 vndn/υn＝vmdm/υm。由于运动粘度υ与物体的种类和温度有关，原型和模型的温度与物质的种类相同，因此运动粘度υn＝ υm，则 vn/vm＝dm/dn， Qm/Qn＝ vn2dn/vm2dm＝dm/dn。由题意可得，原型直径 dn＝1m，模型直径 dm＝0.1m，模型流量 Qm＝ 0.2m3/s，则 Qn＝Qmdn/dm＝0.2×1/0.1＝2m3/s。 23. 管道长度不变，管中流动为紊流光滑区，λ＝0.3164/Re0.25，允许的水头损失不变，当直径变为原来 1.5 倍时，若不计局部损失，流量将变为原来的（）。 A. 2.25 倍 B. 3.01 倍 C. 3.88 倍 D. 5.82 倍【答案】 B 【解析】整个管路的能量损失等于各管段的沿程阻力损失和各局部阻力损失之和。将已知条件λ＝ 0.3164/Re0.25 代入沿程阻力损失 hf＝λ（l/d）（v2/2g），雷诺数 Re＝vd/υ，hf1＝hf2，联立可得，再根据 Q＝vA，可得：则当直径变为原来 1.5 倍时，流量将变为原来的 3.01 倍。 24. 题 24 图中水箱深 H，底部有一长为 L，直径为 d 的测管，管道进口为流线型，进口水头损失可不计，管道沿程阻力系数λ设为常数。H，d，λ给定，若要保证通过的流量 Q 随管长 L 的加大而减小，则要满足条件（）。 A. H＝d/λ B. H＜d/λ 题 24 图

C. H＞d/λ D. H≠d/λ 【答案】 C 【解析】取液面、管道出口断面为基准面，列伯努利方程：H＋L＝（1＋λL/d）v2/（2g）。则流量的公式为：若要保证通过的流量 Q 随管长 L 的加大而减小，即流量 Q 对管长 L 的导数小于 0，则有 dQ/dL ＜0，解得：1－Hλ/d＜0，即 H＞d/λ。 25. 题 25 图中自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读数 pM＝0.1MPa，水头 H＝3m， l1＝10m，d1＝200mm，l2＝15m，d2＝100mm，沿程阻力系数λ1＝λ2＝0.02，则流量 Q 为（）。题 25 图 A. 54L/s B. 60L/s C. 62L/s D. 58L/s 【答案】 B 【解析】以管道中心线为基准面。取液面和出口断面列伯努利方程： H＋pM/（ρg）＝（λ1l1/d1＋ζ进）v12/（2g）＋（1＋λ2l2/d2＋ζ突缩）v22/（2g）对于突然缩小的管道，局部阻力系数的计算为：ζ＝0.5（1－A2/A1）。当流体由断面很大的容器进入管道时，A2/A1 趋近于 0，此时ζ进＝0.5；ζ突缩＝0.5（1－A2/A1）＝0.5（1－ d22/d12）＝0.5×（1－0.12/0.22）＝0.375。根据连续性方程 v1A1＝v2A2，可得 v1＝ v2d22/d12 ＝ v2/4 。将数据代入伯努利方程得： v2 ＝ 7.61m/s ， Q ＝ vπd22/4 ＝ 7.61×π×0.12/4＝60L/s。 26. 并联管网的各并联管段（）。 A. 水头损失相等 B. 水力坡度相等 C. 总能量损失相等 D. 通过的流量相等【答案】 A

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