暖通空調(diào)基礎(chǔ)考試歷年真題及答案一、熱力學(xué)基礎(chǔ)1.某理想氣體在定容過程中吸收500kJ熱量，溫度從300K升至500K，氣體的定容比熱容為0.718kJ/(kg·K)，求該過程中氣體的質(zhì)量及內(nèi)能變化量。解答：定容過程中，氣體不做功（W=0），根據(jù)熱力學(xué)第一定律Q=ΔU+W，可知Q=ΔU。內(nèi)能變化量ΔU=Q=500kJ。由定容過程熱量公式Q=m·c_v·(T2-T1)，代入數(shù)據(jù)得：500=m×0.718×(500-300)，解得m=500/(0.718×200)≈3.48kg。2.卡諾熱機(jī)在高溫?zé)嵩?00K和低溫?zé)嵩?00K之間運(yùn)行，若實(shí)際循環(huán)效率為卡諾效率的80%，當(dāng)輸出凈功為200kJ時(shí)，求從高溫?zé)嵩次盏臒崃考跋虻蜏責(zé)嵩捶懦龅臒崃俊＝獯穑嚎ㄖZ效率η_c=1-T_L/T_H=1-300/600=0.5。實(shí)際效率η=0.8×0.5=0.4。由η=W/Q_H，得Q_H=W/η=200/0.4=500kJ。向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縌_L=Q_H-W=500-200=300kJ。二、流體力學(xué)基礎(chǔ)3.某水平圓管內(nèi)水流速度為2m/s，管徑d=100mm，水的運(yùn)動黏度ν=1×10^-6m2/s，判斷流態(tài)并計(jì)算沿程阻力系數(shù)（若為湍流，采用布拉修斯公式λ=0.3164/Re^0.25）。解答：雷諾數(shù)Re=vd/ν=2×0.1/(1×10^-6)=2×10^5>4000，為湍流。沿程阻力系數(shù)λ=0.3164/(2×10^5)^0.25≈0.3164/(21.14)≈0.015。4.兩臺相同的離心式風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行，單臺風(fēng)機(jī)的性能曲線為P=2000-0.5Q2（P單位Pa，Q單位m3/s），管道特性曲線為P=0.8Q2。求串聯(lián)后的總風(fēng)量及每臺風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作壓力。解答：串聯(lián)時(shí)總壓力P總=P1+P2=2×(2000-0.5Q2)=4000-Q2。聯(lián)立管道特性曲線4000-Q2=0.8Q2，解得1.8Q2=4000→Q2≈2222.22→Q≈47.14m3/s。單臺風(fēng)機(jī)工作壓力P1=2000-0.5×(47.14)2≈2000-0.5×2222≈2000-1111=889Pa。三、熱質(zhì)交換原理5.空氣流經(jīng)表冷器時(shí)，進(jìn)口狀態(tài)為干球溫度30℃、相對濕度60%，出口干球溫度15℃、相對濕度90%。已知30℃時(shí)空氣的飽和含濕量d_s1=27.2g/kg，15℃時(shí)d_s2=10.5g/kg，求單位質(zhì)量空氣的顯熱變化、潛熱變化及總熱變化（空氣比熱容c_p=1.005kJ/(kg·K)，潛熱r=2501kJ/kg）。解答：進(jìn)口含濕量d1=φ1×d_s1=0.6×27.2=16.32g/kg；出口含濕量d2=φ2×d_s2=0.9×10.5=9.45g/kg。顯熱變化Δh_s=c_p×(t2-t1)=1.005×(15-30)=-15.075kJ/kg（負(fù)號表示放熱）。潛熱變化Δh_l=r×(d2-d1)=2501×(9.45-16.32)×10^-3≈2501×(-6.87)×10^-3≈-17.18kJ/kg?？偀嶙兓=Δh_s+Δh_l≈-15.075-17.18≈-32.255kJ/kg。四、空調(diào)負(fù)荷計(jì)算6.某房間長6m、寬5m、高3m，外墻面積（包括外窗）為30m2，外墻傳熱系數(shù)K=1.5W/(m2·K)，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26℃，室外計(jì)算溫度35℃，外窗面積8m2，外窗太陽輻射得熱系數(shù)SHGC=0.6，當(dāng)?shù)叵募咎栞椛湔斩菼=500W/m2。忽略其他負(fù)荷，計(jì)算該房間的外墻傳熱負(fù)荷及外窗太陽輻射負(fù)荷。解答：外墻傳熱負(fù)荷Q1=K×A×(t_w-t_n)=1.5×(30-8)×(35-26)=1.5×22×9=297W（注：外窗面積需從外墻總面積中扣除，僅計(jì)算墻體部分）。外窗太陽輻射負(fù)荷Q2=SHGC×I×A=0.6×500×8=2400W。7.某辦公室人員密度為0.1人/m2，面積100m2，人員顯熱散熱量100W/人，潛熱散熱量50W/人；設(shè)備功率10kW，顯熱比例80%；照明功率5kW，顯熱比例100%。計(jì)算該房間的總顯熱負(fù)荷及總潛熱負(fù)荷。解答：人員數(shù)量=0.1×100=10人；人員顯熱=10×100=1000W，人員潛熱=10×50=500W。設(shè)備顯熱=10×1000×0.8=8000W；照明顯熱=5×1000×1=5000W?？傦@熱負(fù)荷=1000+8000+5000=14000W=14kW；總潛熱負(fù)荷=500W=0.5kW。五、空氣處理設(shè)備與系統(tǒng)8.某一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，室外空氣狀態(tài)為t_w=35℃、d_w=25g/kg，室內(nèi)狀態(tài)t_n=26℃、d_n=12g/kg，新風(fēng)比m=0.2（新風(fēng)量占總送風(fēng)量的20%），總送風(fēng)量G=5000m3/h（空氣密度ρ=1.2kg/m3）。求混合空氣的溫度及含濕量。解答：混合空氣溫度t_c=m×t_w+(1-m)×t_n=0.2×35+0.8×26=7+20.8=27.8℃?；旌峡諝夂瑵窳縟_c=m×d_w+(1-m)×d_n=0.2×25+0.8×12=5+9.6=14.6g/kg。9.某風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的額定風(fēng)量為1000m3/h，供回水溫度分別為7℃和12℃，水的比熱容c=4.186kJ/(kg·K)，密度ρ_w=1000kg/m3，機(jī)組制冷量為5kW，求實(shí)際水流量是否滿足要求（額定水流量按制冷量計(jì)算）。解答：額定水流量G_w=Q/(c×ρ_w×Δt)=5000/(4186×1000×(12-7))=5000/(4186×5000)=5000/20930000≈0.000239m3/s=0.86m3/h。實(shí)際風(fēng)量為1000m3/h時(shí)，若機(jī)組設(shè)計(jì)水流量通常為0.8-1.2m3/h，0.86m3/h在合理范圍內(nèi)，滿足要求。六、通風(fēng)與防排煙10.某地下車庫面積2000m2，層高3m，設(shè)計(jì)換氣次數(shù)6次/h，采用機(jī)械排風(fēng)（排風(fēng)量占70%）和自然進(jìn)風(fēng)（進(jìn)風(fēng)量占30%）。計(jì)算排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量及補(bǔ)風(fēng)所需的最小進(jìn)風(fēng)口面積（進(jìn)風(fēng)風(fēng)速≤2m/s）。解答：車庫體積V=2000×3=6000m3；總換氣量L=6×6000=36000m3/h。排風(fēng)機(jī)風(fēng)量L_p=0.7×36000=25200m3/h。補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量L_b=0.3×36000=10800m3/h；進(jìn)風(fēng)口面積A=L_b/(3600×v)=10800/(3600×2)=1.5m2（v取2m/s上限）。11.某高層建筑防煙樓梯間需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，樓梯間高度50m，門的漏風(fēng)面積A=0.1m2（每層層門），共18層，門縫風(fēng)速v=0.7m/s，計(jì)算加壓送風(fēng)機(jī)的漏風(fēng)附加風(fēng)量（忽略其他漏風(fēng)）。解答：每層漏風(fēng)量L1=A×v×3600=0.1×0.7×3600=252m3/h；總漏風(fēng)附加風(fēng)量L=18×252=4536m3/h。七、制冷與熱泵12.某活塞式制冷機(jī)組采用R22制冷劑，蒸發(fā)溫度t_0=-5℃（對應(yīng)飽和壓力p_0=0.35MPa），冷凝溫度t_k=40℃（對應(yīng)飽和壓力p_k=1.53MPa），壓縮機(jī)吸氣過熱度5℃（吸氣溫度t1=-5+5=0℃，對應(yīng)比焓h1=402kJ/kg），排氣溫度t2=80℃（比焓h2=435kJ/kg），冷凝液體過冷度5℃（液體溫度t3=40-5=35℃，比焓h3=245kJ/kg）。求單位制冷量、單位壓縮功及制冷系數(shù)。解答：單位制冷量q0=h1-h3=402-245=157kJ/kg。單位壓縮功w=h2-h1=435-402=33kJ/kg。制冷系數(shù)ε=q0/w=157/33≈4.76。13.某空氣源熱泵冬季制熱，室外空氣溫度-5℃，室內(nèi)溫度20℃，熱泵COP=3.5，若需向室內(nèi)提供14kW熱量，求壓縮機(jī)輸入功率及從室外吸收的熱量。解答：COP=Q_h/W→W=Q_h/COP=14/3.5=4kW（輸入功率）。從室外吸收的熱量Q_0=Q_h-W=14-4=10kW。八、綜合應(yīng)用題14.某商場空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：室內(nèi)溫度26℃±1℃，相對濕度60%±5%，人員密度0.2人/m2，面積5000m2，新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)30m3/(h·人)，總送風(fēng)量需滿足消除顯熱負(fù)荷200kW。已知空氣處理機(jī)組的送風(fēng)溫度為15℃（比焓h_s=35kJ/kg），室內(nèi)空氣比焓h_n=50kJ/kg，計(jì)算：（1）最小新風(fēng)量；（2）總送風(fēng)量；（3）回風(fēng)量；（4）若采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，一次回風(fēng)量與二次回風(fēng)量的比例（假設(shè)混合后空氣處理到機(jī)器露點(diǎn)h_L=30kJ/kg）。解答：（1）人員數(shù)量=0.2×5000=1000人；最小新風(fēng)量L_w=30×1000=30000m3/h。（2）總送風(fēng)量G=Q_s/(c_p×(t_n-t_s))=200000/(1.005×(26-15))≈200000/(11.055)≈18090m3/h（注：此處需注意單位換算，實(shí)際應(yīng)使用比焓差計(jì)算：G=Q_s/(h_n-h_s)=200000/(50-35)=13333kg/h≈11111m3/h（空氣密度1.2kg/m3），可能存在參數(shù)矛盾，需以比焓差為準(zhǔn)）。修正后：Q_s=G×(h_n-h_s)→G=200000/(50-35)=13333kg/h=13333/1.2≈11111m3/h。（3）回風(fēng)量L_r=G-L_w=11111-30000（矛盾，說明新風(fēng)量超過總送風(fēng)量，需調(diào)整）。實(shí)際應(yīng)保證新風(fēng)量不超過總送風(fēng)量，故總送風(fēng)量至少為30000m3/h，此時(shí)顯熱負(fù)荷Q_s=G×(h_n-h_s)=30000×1.2×(50-35)=30000×1.2×15=540000W=540kW，大于設(shè)計(jì)顯熱負(fù)荷200kW，說明題目參數(shù)需合理設(shè)定，假設(shè)總送風(fēng)量按顯熱負(fù)荷計(jì)算為11111m3/h，則新風(fēng)量需滿足L_w≤11111m3/h，可能題目中新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)為30m3/(h·人)時(shí)，實(shí)際需取總送風(fēng)量與新風(fēng)量的較大值，此處可能存在命題不嚴(yán)謹(jǐn)，暫按合理邏輯調(diào)整：總送風(fēng)量G=11111m3/h，新風(fēng)量L_w=30000m3/h不成立，故正確解法應(yīng)為新風(fēng)量取總送風(fēng)量的10%-30%，假設(shè)實(shí)際新風(fēng)比m=0.2，則L_w=0.2×11111≈2222m3/h，滿足人員需求（2222≥30×1000/3600×11111？需重新核對）。（4）二次回風(fēng)系統(tǒng)中，一次混合空氣焓h_c1=m×h_w+(1-m)×h_r（h_w為室外空氣焓，h_r為室內(nèi)空氣焓），假設(shè)室外空氣焓h_w=80kJ/kg（35℃、60%RH），則h_c1=0.2×80+0.8×50=16+40=56kJ/kg。機(jī)器露點(diǎn)h_L=30kJ/kg，需通