2012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：0.33M 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）

2012 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. 状态参数是描述系统工质状态的宏观物理量，下列参数组中全部是状态参数的是（）。 A. p，v，T，pu2，pgz B. Q，W，T，v，p C. T，H，U，S，p D. z，p，v，T，H 【答案】 C 【解析】用来描述系统平衡状态的物理量称为系统的状态参数。热力学中涉及如下六大基本状态参数：温度（T）、压力（P）、质量体积（V）、热力学能（U）、焓（H）、熵（S）。其中，温度（T）、压力（P）、比体积（v），与热力系的质量无关，称为强度状态参数；热力学能（U）、焓（H）、熵（S）与热力系的质量成正比，且可相加，称为广延状态参数。A 项，pu2、pgz 不为状态参数；B 项，功（W）和热量（Q）都为过程参数；D 项，参数 z 在热力学中可用以指代重力场中的高度、压缩因子等多个物理量，此处指代不明。 2. 对于热泵循环，输入功 W，可以在高温环境放出热量 Q1，在低温环境得到热量 Q2，下列关系中不可能存在的是（）。 A. Q2＝W B. Q1＞W＞Q2 C. Q1＞Q2＞W D. Q2＞Q1＞W 【答案】 D 【解析】根据热力学第一定律，热泵循环向高温环境放出的热量 Q1 等于输入的功 W 和在低温环境得到的热量 Q2 之和，即 Q1＝W＋Q2。由于输入功 W＞0，故不可能存在 Q2＞Q1。 3. 多股流体绝热混合，计算流体出口参数时，下列哪个过程应考虑流速的影响？（） A. 超音速流动 B. 不可压缩低速流动 C. 各股流体速度不大，温度不同 D. 流动过程可简化为可逆过程【答案】 A 【解析】对于稳定绝热流动，流入控制体的能量等于流出控制体的能量；流体的能量包含内部储能和外部储能，其中外部储能为机械能，是动能和势能之和；当流体流速不大、位置变化不大时，相对于内部储能来说，可忽略外部储能，但当流体流速很大时，不能忽略动能；流体的混合，是典型的不可逆过程，任何时候都不能简化为可逆过程。因此当过程为超音速（流速大于音速）流动时，应考虑流速的影响。 4. 如果将常温常压下的甲烷气体作为理想气体，其定值比热容比 k＝cp/cv 为（）。 A. 1.33 B. 1.40 C. 1.50 D. 1.67

【答案】 A 【解析】甲烷（CH4）为多原子气体。对于多原子气体，定压比热 cp＝9Rg/2，定容比热 cv＝7Rg/2，则甲烷定值比热容比 k＝cp/cv＝9/7＝1.29。计算结果与 A 项最为接近。 5. 压气机压缩制气过程有三种典型过程，即等温过程、绝热过程和多变过程，在同样初始条件和达到同样压缩比的条件下，三者耗功量之间的正确关系为（）。 A. w 等温＝w 多变＝w 绝热 B. w 等温＞w 多变＞w 绝热 C. w 等温＜w 多变＜w 绝热 D. 不确定【答案】 C 【解析】 p-v 图上曲线与坐标轴所围图形的面积即为循环消耗的功。同样的初终状态、压缩比条件下，由题 5 解图所示三种热力过程与 p 轴围成的面积大小可知，等温压缩功耗最小，绝热压缩功耗最高，实际的压气机的多变压缩过程耗功介于二者之间，即 w 等温＜w 多变＜w 绝热。 6. 进行逆卡诺循环时，制冷系数或供热系数均可以大于 1，即制冷量 Q2 或供热量 Q1 都可题 5 解图压气机压缩过程以大于输入功 W，下列说法正确的是（）。 A. 功中含有较多的热量 B. 功的能量品位比热量高 C. 热量或冷量可以由其温度换算 D. 当温差为零时可以得到无限多的热量或冷量【答案】 D 【解析】在逆卡诺循环中，制冷机的制冷系数为：ε＝Q2/W＝Q2/（Q1－Q2）＝T2/（T1－T2）；热泵的供热系数为：ε′＝Q1/W＝Q1/（Q1－Q2）＝T1/（T1－T2）；制冷系数与供热系数的关系式为：ε′＝ε＋1。AB 两项，功和热量没有互相包含的关系，功转化为热量为自发反应，功的能量品位比热量高，但不是逆卡诺循环能效大于 1 的原因。C 项，热量或冷量的公式为： dq＝Tds。冷量与热量的比值可以用温度进行换算。D 项，由制冷系数或供热系数计算公式可以看出，当温差为零，其值将趋于无穷即可以得到无限多的热量或冷量。 7. 夏季皮肤感觉潮湿时，可能因为空气中（）。 A. 空气压力低 B. 空气压力高

C. 相对湿度大 D. 空气温度高【答案】 C 【解析】相对湿度φ值大小反映湿空气的水蒸气含量接近饱和的程度，反映空气潮湿或干燥的程度，也反映湿空气的吸湿能力。夏季空气相对湿度大，近于饱和湿空气状态，皮肤的湿度低于空气的相对湿度，水蒸气从空气转移到皮肤上，所以皮肤感到潮湿。 8. 某喷管内空气初始流速 20m/s 和温度 115℃，出口温度为 85℃，空气定压比热容 cp＝ 1004.5J/（kg·K），则出口流速为（）。 A. 238m/s B. 242m/s C. 246m/s D. 252m/s 【答案】 C 【解析】流体在喷管内流动，其焓值和动能相互转化。焓值增加，动能减少；焓值减少，动能增加，但能量总量保持不变。进出口能量平衡方程式为：cpT1＋c12/2＝cpT2＋c22/2。式中，c1、 c2 分别为进口、出口流速，m/s；T1、T2 分别为进出口温度，K；cp 为气体定压比热容，J/ （kg·K）。由题意可得，c1＝20m/s，T1＝115＋273＝388K，T2＝85＋273＝358K，cp＝1004.5J/ （kg·K），则出口流速为： 9. 将蒸汽动力循环与热能利用进行联合工作组成热电联合循环，系统可以实现（）。 A. 热功效率ηmax＝1 B. 热能利用率 Kmax＝1 C. η热功效率＋K 热能利用率＝1 D. 热能利用率 K 不变【答案】 C 【解析】热电联产利用汽轮机抽汽供热，或提高排汽背压直接用于供热，目的是提高系统的能源综合利用率。与常规朗肯循环相比，热电联产汽轮机发电量减小，热功效率η有所下降，但是排汽余热用来采暖供热，因此热能利用率 K 有所提高。背压式热电联产循环，理想情况下最大热能利用率 Kmax＝1，实际上由于各种热损失和电、热负荷的不协调，一般 K＝0.7。根据能量守恒定律，η热功效率＋K 热能利用率＝1。 10. 采用溴化锂吸收式制冷循环过程中，制冷剂和吸收剂分别是（）。 A. 水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂 B. 溴化锂为制冷剂，水为吸收剂 C. 溴化锂为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂 D. 溴化锂溶液为制冷剂和吸收剂【答案】 A 【解析】

吸收式制冷用两种性质不同的物质所组成的溶液作为工质，且溶液中沸点较高的一种物质作为吸收剂，沸点较低的一种物质作为制冷剂。溴化锂吸收式制冷循环，水的沸点较低，作为制冷剂；溴化锂溶液沸点较高，作为吸收剂。 11. 下列导热过程傅立叶定律的表述中，不正确的是（）。 A. 热流密度 q 与传热面积成正比 B. 导热量 Q 与温度梯度成正比 C. 热流密度 q 与传热面积无关 D. 导热量 Q 与导热距离成反比【答案】 A 【解析】 AC 两项，傅立叶定律的表达式为：q＝－λgradt＝－λ∂t/∂n。式中，q 为热流密度；∂t/∂n 表示温度梯度；λ为导热系数；负号表示方向。由公式可得，热流密度 q 与传热面积无关。 BD 两项，导热量 Q 与热流密度 q 之间的关系为：Q＝qA＝－λ（∂t/∂n）A。由该公式可得，导热量 Q 与温度梯度成正比，与导热距离成反比。 12. 外径为 25mm 和内径为 20mm 的蒸汽管道进行保温计算时，如果保温材料热导率为 0.12W/（m·K），外部表面总散热系数为 12W/（m2·K），则热绝缘临界直径为（）。 A. 25mm B. 20mm C. 12.5mm D. 10mm 【答案】 B 【解析】临界绝热直径的公式为：dc＝2λins/h2。式中，λins 为保温材料的热导率，W/（m·K）； h2 为外表面的对流换热系数（散热系数），W/（m2·K）。当λins＝0.12W/（m·K），h2＝12W/ （m2·K），则临界绝热直径 dc＝2×0.12/12＝0.02m＝20mm。 13. 采用集总参数法计算物体非稳态导热过程时，下列用以分析和计算物体的特征尺度的方法中，错误的是（）。 A. 对于无限长柱体 L＝R/2，对于圆球体 L＝R/3，R 为半径 B. 对于无限大平板 L＝δ，δ为平板厚度的一半 C. 对于不规则物体 L＝V（体积）/F（散热面积） D. 对于普通圆柱体 L＝R，R 为半径【答案】 D 【解析】毕渥准则的公式为：Bi＝hL/λ。式中，h 为对流换热系数；L 为物体的特征尺度；λ为导热系数。当 Bi＜0.1 时，物体表面的对流热阻远大于物体的导热热阻，热量在物体内部的传导无限快，可近似认为物体温度是均匀的，可以采用集总参数法。计算物体非稳态导热过程时，特征尺度 L 确定标准为：①对于无限大平板，L＝δ，δ为平板厚度的一半；②对于无限长圆柱体，L＝R/2；③对于圆球体，L＝R/3，R 为半径；④对于不规则的物体，L＝V（体积） /F（散热面积）。 14. 常物性无内热源二维稳态导热过程，在均匀网格步长下，Δx＝Δy，如题 14 图所示的拐角节点 1 处于第三类边界条件时，其差分格式为（）。

题 14 图 A. t1＝（t2＋t3＋tf）/3 B. t1＝（t2＋t3）/2＋（h/λ）tf C. t1＝（t2＋t3）/2＋（hΔx/λ）tf D. 2（1＋hΔx/λ）t1＝t2＋t3＋（2hΔx/λ）tf 【答案】 D 【解析】第三类边界条件：已知壁面相邻流体温度 tf 和表面传热系数 h。本题 14 图示拐角节点 1 所代表的微元体为四分之一网格，由热平衡关系式列节点 1 的平衡方程：λ[（t2－t1） /Δx]Δy/2＋λ[（t3－t1）/Δy]Δx/2＋h（tf－t1）Δx/2＋h（tf－t1）Δy/2＝0。整理后可得：2（1＋hΔx/λ）t1＝t2＋t3＋（2hΔx/λ）tf。 15. 流体外掠平板形成边界层，下列关于边界层厚度及流动状态表述中，不正确的说法是（）。 A. 边界层内可以依次出现层流和湍流 B. 随着板长度增加，边界层厚度趋于定值 C. 边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关 D. 当流动长度较大时，边界层内可以出现湍流【答案】 B 【解析】如题 15 解图所示，流动边界层是指从流体所接触的壁面上流体运动速度为零，到接近流体主流速度的这一流体层。因边界层内流体流动状态不同而有层流边界层和紊流边界层，由层流边界层发展到旺盛的紊流边界层是逐渐过渡的，这一区域称为过渡区（或过渡流）。边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关。当板长有一定的长度时，边界层在前半段为层流，后半段由层流转化为湍流，因此，边界层内可以依次出现层流和湍流。如果板长增加，边界层厚度会随着板长的增加而增加。

16. 根据单相流体管内受迫流动换热特性，下列入口段的表面传热系数与充分发展段的表题 15 解图流体外掠平板边界层面传热系数的关系中，正确的是（）。 A. h 入口＞h 充分发展 B. h 入口＜h 充分发展 C. h(—)入口＞h(—)充分发展 D. 不确定【答案】 C 【解析】流体流入管道时，热量是不均匀的，像流动一样，会出现热边界层；随着管道加长，热量分布趋于稳定，进入充分发展段。如题 16 解图（a）、（b）所示，不论层流或湍流，入口段的平均表面传热系数大于充分发展段的平均表面传热系数，即 h(—)入口＞h(—)充分发展。（a）层流管内受迫流动换热特性

（b）湍流管内受迫流动换热特性题 16 解图 17. 在沸腾换热过程中，产生的气泡不断脱离表面，形成强烈的对流换热，其中产生的气泡所需条件的正确说法是（）。 A. 只要满足 Rmin≥2σTs/[γρv（tw－ts）] B. 只要满足 Pv－P1＞2σ/R C. 只要壁面温度 tw 远大于流体饱和温度 ts D. 壁面与流体有过热度及壁面处有汽化核心【答案】 D 【解析】在沸腾换热过程中，产生的气泡所需条件包括：①液体的温度要大于它的饱和温度，即要有一定的过热度；②在凹缝中形成孕育气泡核的汽化核心；③当压力为大气压时，达到壁面上气泡核生成时最小半径为：Rmin≥2σTs/[γρv（tw－ts）]。该式说明了在一定的压力 P 和过热度条件下，初生的气泡核只有当它的半径大于该值时，才能继续长大。所以，为使气泡形成和长大，必须要有活化点和足够的过热度。 18. 太阳能集热器或太阳灶的表面常做成黑颜色的主要原因是（）。 A. 黑色表面的辐射率较大，ε≈1 B. 太阳能中的最大辐射率处于可见光波长范围 C. 黑色表面可以最大限度吸收红外线辐射能 D. 黑色表面有利于辐射换热【答案】 A 【解析】 A 项，太阳能集热器或太阳灶的表面常做成黑颜色主要原因是提高表面的吸收率，尽可能使表面吸收率α≈1，对于大多数固体表面可近似为灰漫体，则辐射率ε＝α≈1。B 项，太阳能中的最大辐射率集中在 0.2～3um，可见光波长范围一般介 0.36μm～0.76μm 之间。C 项，黑色表面对可见光范围内的吸收比接近于 1，而对于红外线范围吸收比接近于 0。D 项，辐射换热是指净换热量，做成黑颜色主要是为了提高表面吸收率，发射出去的辐射量小。 19. 气体辐射换热过程中，一般常忽略不计的因素是（）。 A. 辐射换热波段 B. 气体成分 C. 容积几何特征 D. 气体分子的散射和衍射【答案】 D

【解析】气体辐射对波长具有强烈的选择性，只在某些光带内具有辐射和吸收特性。对于不同的气体，辐射换热能力也不同，只有多原子气体或不对称的双原子气体才具有辐射特性。气体的辐射在整个气体容器中进行，受容器壁反射和吸收的影响。此外气体辐射与气体内部特征有关，而气体分子的散射和衍射传递的能量，相对于辐射换热量来说可以忽略不计。 20. 套管式换热器中进行饱和水蒸气凝结为饱和水，加热循环水过程。蒸汽的饱和温度 115℃，流量 1800kg/h，潜热 2230kJ/kg；水入口温度 45℃，出口温度 65℃。设传热系数为 125W/（m2·K），则该换热器所需的换热面积为（）。 A. 150m2 B. 125m2 C. 100m2 D. 75m2 【答案】 A 【解析】设水蒸气为流体 1，水为流体 2。计算步骤如下： ①求对数平均温差Δtm。传热温差为：Δt1＝t1′－t2″＝115－45＝70℃，Δt2＝t1″－ t2′＝115－65＝50℃。则对数平均传热温差为：Δtm＝（Δt1－Δt2）/[ln（Δt1/Δt2）] ＝（70－50）/[ln（70/50）]＝59.44℃。 ②求传热量 Q。传热量 Q 为：Q＝G·r＝1800×2230/3600＝1115kW。 ③求换热面积 A。换热面积 A 为：A＝Q/（KΔtm）＝1115000/（125×59.44）＝150m2。 21. 管路由不同管径的两管前后相连接组成，大管的直径 dA＝0.6m，小管的直径 dB＝0.3m。水在管中流动时，A 点的压强 PA＝80N/m2，B 点的压强 PB＝50N/m2，A 点的流速 vA＝1m/s，题 21 图中 B 点比 A 点高 1m，则水在管中的流动方向和水流经两断面的水头损失为（）。题 21 图 A. A 流向 B，0.76m B. A 流向 B，1.76m C. B 流向 A，0.76m D. B 流向 A，1.76m 【答案】 D 【解析】连续性方程的公式为：FAvA＝FBvB，即 dA2vA＝dB2vB。由题意可得，vA＝1m/s，dA＝0.6m，小管的 dB＝0.3m，则 vB＝（dA/dB）2vA＝（0.6/0.3）2×1＝4m/s。取 A 所在的平面为参考高度，A 断面的总能量为：HA＝PA/（ρg）＋vA2/（2g）＝80/（1000×9.8）＋12/（2×9.8）＝0.059m；B 断面的总能量为：HB＝ZB＋PB/（ρg）＋vB2/（2g）＝1＋50/（1000×9.8）＋42/（2×9.8）＝1.82m。由于 HA＜HB，水流从高能量流向低能量，即水流从 B 流向 A；根据能量守恒定律，两能量的差值为能量损耗，即两断面的水头损失 hB－A＝HB－HA＝1.82－ 0.059＝1.76m。

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