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1、暖通工程师 2013 年专业基础考试真题与答案解析暖通工程师 2013 年专业基础考试真题与答案解析一、单项选择题一、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。共 60 题，每题 2 分，每题的备选项中，只有 1 个最符合题意。1.当系统在边界上有能量和质量交换，但总体无质量变化时，该系统可能是（）。A.闭口系统B.开口系统C.稳态系统D.稳定系统答案：B答案解析：按系统与外界的质量和能量交换不同，热力学系统可分为闭口系统、开口系统、绝热系统和孤立系统。A 项，闭口系统没有质量穿过边界，但可以存在能量的交换；B 项，开口系统既可以有能量交换又可以有质量交换，
2、当流进系统的质量与流出系统的质量相等时，总体无质量交换；CD 两项，稳态系统与稳定系统不以有无热质交换为判据，稳定系统的输入与输出的能量平衡，稳态系统中的各个状态量保持不变。2.与准静态相比，可逆过程进行时，系统一定要满足条件（）。A.系统随时到处均匀一致B.只要过程中无功耗散C.边界上和内部都不存在任何力差或不均匀性D.边界上无作用力差，过程进行缓慢答案：B答案解析：可逆过程实现的充要条件是：过程应为准静态过程且无任何耗散效应，即无耗散的准静态过程为可逆过程。准静态过程和可逆过程的差别就在于有无耗散损失。ACD 三项均为准静态过程的条件。3.热力学第一定律单个入口和单个出口系统表达式 qdh
3、vdp 使用条件为（）。A.稳定流动，微元，可逆过程B.稳定流动，微元，准静态过程C.理想气体，微元，可逆过程D.不计动能和势能，微元，可逆过程答案：A答案解析：焓是工质流经开口系统中的能量总和，在闭口系统中焓没有实际意义。稳定流动指控制容积内任一点的状态参数和流速都不随时间而变化。h 为比焓，q 为单位工质获得的热量，v 为比容，该系统表达式 qdhvdp 均为微元，进出质量相等，而且没有与时间有关的量，因此是稳定流动。热力学第一定律在开口系统中的表达式为：qdhwt。其中，可逆过程的技术功 wtvdp。因此 qdhvdp 使用条件为稳定流动，微元，可逆过程。4.钢瓶内理想气体的计算公式 p
4、1v1/T1p2v2/T2 可适用的范围是（）。A.准静态过程B.可逆过程C.绝热过程D.任意过程后的二个平衡态之间答案：D答案解析：理想气体状态方程式（克拉贝隆方程）为：pVnRT（或 pvRgT）。该方程与工质经历的热力过程无关，只要是理想气体处于平衡状态即可。5.在压缩机多级压缩中间冷却中，以理想气体计时，实现耗功最小的最佳压比配置条件是（）。A.各级产气量相等B.各级等温压缩功相等C.各级压差相等D.各级压比相等答案：D答案解析：工程中压缩通常采用多级压缩、级间冷却的措施来降低压缩过程中能量消耗。在压缩机多级压缩中，级间压力不同，所需的总轴功也不同，最有利的级间压力应使所需的总轴功最小
5、。两级压缩总轴功为：若使总轴功最小，则令 dWs/dp20，得：p2/p1p3/p2。同理推广到多级压缩、级间冷却时，按照各级压比相等的最佳分配原则可以实现压气机总耗功最小的目的。6.某闭口系统吸热 100kJ，膨胀作功 30kJ，同时有摩擦而耗功 15kJ 为系统内部吸收，则该系统的内能变化为（）。A.85kJB.70kJC.55kJD.45kJ答案：A答案解析：闭口系统热力学第一定律，即能量守恒定律，表达式为：QUW。Q 和 W分别表示一闭口系统在与外界相互作用的过程中，通过边界传递的热量和功；U为系统热力学能的变化量。本题中，热量 Q100kJ，做功 W301515kJ，则该系统的内能为
6、：UQW1001585kJ。7.熵是状态函数，因此只要初终状态确定，则熵变化也确定，下列说法中错误的是（）。A.工质的循环过程ds0B.孤立系统的熵变 Siso 是状态参数C.完成循环后，环境的熵变不一定为零D.同样初终态，可逆或不可逆，工质的熵变相同答案：B答案解析：B 项，熵变 SisoSfSg。Sg为熵产，与系统经历的过程有关；Sf为熵流，SfQ/T，只有初末状态有关。孤立系统中，Q0，Sf0，因此 SisoSg，则熵变 Siso是过程量，同样的初终态，系统经历的路径不同，熵变也不同。ACD 三项，熵是系统的状态参数，只取决于系统的初终状态，故熵的循环积分为 0，工质的熵变等于初终状态两
7、者之差，但环境的熵变不一定为零。8.湿空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，工程应用中水蒸气（）。A.是理想气体B.是实际气体，必须按水蒸气图表计算C.是实际气体，近似作为理想气体D.有时作为理想气体，有时作为实际气体答案：B答案解析：水蒸气是由液态水汽化而来的一种气体，离液相较近，不能把它当作理想气体处理。它的性质比一般的实际气体复杂的多，工程应用水蒸气时要严格按照水蒸气的热力性质图表来计算。9.过热水蒸气在喷管内流动，其临界压力比 的数值为（）。A.0.48B.0.50C.0.52D.0.55答案：D答案解析：喷管中临界压力比为临界压力与滞止压力的比值，即。式中，k 为绝热指数。水蒸气定熵流
8、动比较复杂，为简化计算，假设水蒸气定熵流动也符合以上公式。对于过热水蒸气，k1.3，代入上式计算得：。10.热泵和制冷循环均为逆循环，都需要外部输入一定的作用力或功，实现热能从低温物体传到高温物体，它们之间的区别在于（）。A.换热器设备不同B.热泵向服务区域供热，制冷机从服务区域取热C.循环所用的压缩机不同D.热泵只考虑供热量，制冷机只考虑制冷量，运行温度区间是相同的答案：B答案解析：热泵和制冷机的工作原理相同，都是实施逆向循环，只是用途和工作的温度范围不同，即热泵供热（向服务区供热），制冷供冷（从服务区取热）。11.纯金属的热导率一般随着温度的升高而（）。A.不变B.上升C.下降D.先上升然
9、后下降答案：C答案解析：对于大多数纯金属，热导率随温度升高而下降；对于大部分合金，热导率则随温度升高而上升，如题 11 解图所示。题 11 解图纯金属热导率随温度变化关系12.一维大平壁内稳态无内热源导热过程中，当平壁厚度一定时，不正确的说法是（）。A.平壁内温度梯度处处相等B.材料导热率大，则壁面两侧温差小C.导热率与温度梯度的积为常数D.热流量为常数答案：A答案解析：根据傅里叶导热定律，一维大平壁的热流密度 q 的计算公式为：qt/x。式中，为导热率；t/x 为温度梯度；负号表示方向。在无内热源导热过程中，热流密度 q 为常数，则导热率 与温度梯度t/x 的积为常数。当平壁厚度一定时，材料
10、导热率 大，温度梯度小，则壁面两侧温差小。当材料的热导率不随温度的变化而变化，平壁内温度梯度处处相等；当热导率随温度的变化而变化，平壁内温度梯度不再处处相等。13.非稳态导热过程中物体的 Bi 数用于描述物体的（）。A.内部的导热传递速度或能力B.边界上的散热速度或能力C.内部导热能力与边界对流换热能力比值关系D.内部导热热阻与边界对流换热热阻比值关系答案：D答案解析：由毕渥准则 Bi 的基本公式为：Bih/（/）/（1/h）。由公式可知，Bi 数表征物体内部导热热阻/与物体表面对流换热热阻 1/h 的比值，其数值的大小直接反映物体内的温度分布状况。14.对于稳态、非稳态、显格式或隐格式离散方
11、程组的求解，下述说法中正确的是（）。A.显格式离散方程组求解永远是发散的B.隐格式离散方程组求解是收敛的C.时间采用隐格式、空间采用显格式是收敛的D.稳态条件下的各种差分格式都是收敛的答案：B答案解析：AC 两项，内节点显式差分方程使用具有稳定性条件，即 x 和 的选择要满足Fo1/2，当不满足时，求解才会震荡导致发散；B 项，隐式差分格式是无条件使用的，x 和 的选择相互独立，求解时不会震荡导致发散；D 项，稳态条件下的中心差分格式也有可能是发散的。15.在对流换热过程中，两个现象相似的条件是（）。A.满足同一准则关联式及单值性条件B.速度与温度分布相似，且单值性条件相同C.只要满足几何相似
12、、速度与温度分布相似及同类现象D.同类现象的换热过程，同名准则对应相等，单值性条件相似答案：D答案解析：判定两个现象相似的条件包括：同类现象的换热过程；同名准则数对应相等；单值性条件相似。单值性条件包括几何条件、物理条件、边界条件和时间条件。假如一个是自然对流，另一个是沸腾换热，则不属于同类现象，则两个现象不相似。16.在单相流体管内受迫流动充分发展段中，边界条件对换热有较大影响，下列说法中不正确的是（）。A.常壁温下，流体温度沿管长按对数规律变化B.常热流下，沿管长流体与壁面温度差保持为常数C.常热流下，壁面温度沿管长非线性变化D.常热流下，沿管长流体温度线性变化答案：C答案解析：根据管内换
13、热流体温度变化曲线，如题 16 解图所示，tw（x）为流体温度，tf（x）为壁面温度。图（a）为常热流，在充分发展段中，其沿管长流体与壁面温度差保持为常数，沿管长流体温度线性变化，壁面温度沿管长线性变化；图（b）为常壁温，在充分发展段中，其流体温度沿管长按对数曲线规律变化。（a）常热流管内温度变化曲线（b）常壁温管内温度变化曲线题 16 解图管内换热温度变化17.在垂直封闭夹层内进行自然对流换热时，正确的表述是（）。A.当壁面间距与高度比值处于某范围时，冷热壁面自然对流可以形成环流B.夹层间距较大时，两侧壁面的边界层总是会相互干扰或结合C.当夹层的温差和间距较大，且 Gr2000 时，可以按纯
14、导热过程计算D.在夹层间距和高度的比值较大时，可以按无限大壁面自然对流换热计算答案：D答案解析：AB 两项，在夹层间距和高度的比值小于 0.3 时，冷热壁面自然对流边界层能互相结合，出现行程较短的环流，可能出现若干个环流；C 项，当 Gr2000 时，可以认为夹层内没有流动发生，按纯导热过程计算；D 项，在夹层间距和高度的比值大于 0.3 时，两侧壁面的边界层不会相互干扰，可以按无限大壁面自然对流换热进行处理。18.维恩位移定律 maxT2897.6mK 的正确含义是（）。A.E 达到最大时，最大波长与温度的乘积保持常数B.E 达到最大时，波长与温度的乘积保持常数C.Eb 达到最大时，波长与温
15、度的乘积保持常数D.Eb 达到最大时，最大波长与温度的乘积保持常数答案：D答案解析：维恩位移定律是指黑体辐射的峰值波长与热力学温度的乘积为常数。辐射力 Ef（，T，），峰值辐射力 Ebf（，T），因此当黑体的光谱辐射 Eb 达到最大时，最大波长 max 与温度 T 的乘积保持常数。19.二块温度分别为 500K 和 300K 的灰体平板，中间插入一块灰体遮热板，设板的发射率均为 0.85，则最终遮热板的温度为（）。A.467KB.433KC.400KD.350K答案：B答案解析：如果在灰体间加设发射率相同的 n 块遮热板，则其辐射换热量将减少到原来的1/（n1）。此题在两块平板中间插入一块发射
16、率相同的遮热板，表面的辐射换热量将减少到原来的 1/2。所以可列式为：b（T14T4）/（2/1）b（T14T24）/（2/1）/2。式中，T 为遮热板温度；b 为黑体辐射常数，b5.67108W/（m2K）；为发射率；T1、T2 为两平板温度。由题意可得，发射率 0.85，平板温度 T1500K，T2300K，则 b（5004T4）/（2/0.851）b（50043004）/（2/0.851）/2。解得：遮热板温度 T433K。20.物体与外界进行辐射换热计算时，环境温度一般是指（）。A.空间辐射和四周物体辐射相当的温度B.周围空气与建筑物和场地温度平均值C.周围建筑物和场地的温度D.周围空气的平均温度答案：B答案解析：辐射换热是物体以电磁波的形式向外界传递能量的过程，环境温度一般为建筑外围物体、土建、植被与空气的温度和场地温度的平均值；在某些情况下，环境温度和空气温度近似相等。21.用水银比压计测量管中的水流，测得过流断面流速 u2m/s，如题 21 图。试确定 A 点比压计的读数 h。（）题 21 图A.16mmB.20mmC.26mmD.30mm答案：A答案解析：同一轴流线上列
