2025年注冊(cè)動(dòng)力工程師考試動(dòng)力工程及工程熱物理專項(xiàng)訓(xùn)練沖刺試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。下列選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題意）1.一定量的理想氣體，從狀態(tài)1絕熱膨脹到狀態(tài)2，其內(nèi)能變化ΔU與外界對(duì)其做功W的關(guān)系是（）。A.ΔU=W>0B.ΔU=W<0C.ΔU=-W>0D.ΔU=-W<02.在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中，通過某一截面的熱流密度q，與該截面處的溫度梯度dT/dx的關(guān)系是（）。A.q∝(dT/dx)B.q∝-(dT/dx)C.q=-(λdT/dx)，其中λ為導(dǎo)熱系數(shù)D.q=(λdT/dx)，其中λ為導(dǎo)熱系數(shù)3.理想氣體經(jīng)歷一個(gè)不可逆絕熱膨脹過程，其熵（）。A.增加B.減少C.不變D.無法確定4.在相同的進(jìn)、出口參數(shù)條件下，與背壓（排汽壓力）無關(guān)的熱力循環(huán)是（）。A.蒸汽朗肯循環(huán)B.蒸汽再熱循環(huán)C.燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)D.蒸汽復(fù)熱循環(huán)5.對(duì)于層流流動(dòng)，下列說法正確的是（）。A.流體質(zhì)點(diǎn)做隨機(jī)脈動(dòng)B.湍流度較高C.流動(dòng)中存在速度梯度D.流動(dòng)完全紊亂，沒有層狀結(jié)構(gòu)6.下列物質(zhì)中，導(dǎo)熱系數(shù)最低的是（）。A.金屬（如銅）B.非金屬固體（如石材）C.液體（如水）D.氣體（如空氣）7.在穩(wěn)定流動(dòng)過程中，對(duì)于開口系統(tǒng)，其能量方程（不考慮動(dòng)能差和位能差）中，焓變?chǔ)與流動(dòng)功Wf的關(guān)系是（）。A.ΔH=WfB.ΔH=-WfC.ΔH=Wf+QD.ΔH=-Wf-Q8.一臺(tái)離心泵，其銘牌上標(biāo)明的揚(yáng)程（H）是指（）。A.將水提升的高度B.泵能提供的總水頭C.泵進(jìn)口與出口之間的靜壓頭差D.泵的軸功率9.對(duì)于制冷循環(huán)，提高制冷系數(shù)（COP）通常意味著（）。A.降低冷凝溫度或提高蒸發(fā)溫度B.提高冷凝溫度或降低蒸發(fā)溫度C.增加工質(zhì)循環(huán)量D.提高系統(tǒng)運(yùn)行壓力10.煙氣在管外橫向流過管束進(jìn)行對(duì)流傳熱，若增大煙氣流速，傳熱系數(shù)（h）通常會(huì)（）。A.減小B.增大C.不變D.先增大后減小二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分。下列選項(xiàng)中，至少有兩項(xiàng)符合題意。全部選對(duì)得滿分，選對(duì)但不全不得分，有錯(cuò)選不得分）1.下列過程是可逆過程的是（）。A.理想氣體在定溫下自由膨脹B.恒溫、恒壓下氣體緩慢充入真空容器C.理想氣體可逆絕熱膨脹D.實(shí)際氣體在活塞式氣缸中緩慢絕熱壓縮E.熱機(jī)在可逆循環(huán)中運(yùn)行2.影響對(duì)流換熱強(qiáng)度的因素包括（）。A.流體流動(dòng)狀態(tài)（層流或湍流）B.流體物性（密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容）C.流體流速D.傳熱面的形狀、大小和位置E.流體與壁面的溫差3.蒸汽朗肯循環(huán)中，為了提高循環(huán)熱效率，可以采取的措施有（）。A.提高boiler（鍋爐）的蒸汽初溫B.提高boiler的蒸汽初壓C.降低condenser（冷凝器）的排汽壓力D.提高turbine（汽輪機(jī)）的排汽壓力E.采用再熱循環(huán)4.流體在管道中流動(dòng)，產(chǎn)生流動(dòng)阻力的主要原因是（）。A.流體粘性引起的內(nèi)摩擦B.流體慣性C.管道入口效應(yīng)D.管道出口效應(yīng)E.管道彎頭、閥門等局部阻礙5.下列關(guān)于煙氣余熱回收利用的說法，正確的是（）。A.回收煙氣余熱可以提高電廠的熱效率B.常用的余熱回收設(shè)備有空氣預(yù)熱器、省煤器C.余熱回收利用可以節(jié)約燃料，減少排放D.煙氣余熱回收會(huì)降低煙氣排放溫度，可能影響環(huán)保要求E.空氣預(yù)熱器通常采用逆流布置方式三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)判斷下列說法的正誤）1.熵是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，其變化僅取決于系統(tǒng)的初終狀態(tài)，與過程是否可逆無關(guān)。（）2.在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，通過任意截面的熱量流量是恒定的。（）3.理想氣體的內(nèi)能僅取決于其溫度。（）4.汽輪機(jī)在理想朗肯循環(huán)中運(yùn)行時(shí)，其循環(huán)熱效率最高。（）5.液體和氣體的導(dǎo)熱系數(shù)通常都比金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大。（）6.在泵或風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)阻力（總水頭損失）與流量的平方成正比。（）7.制冷循環(huán)中，冷凝器是系統(tǒng)的放熱設(shè)備，蒸發(fā)器是系統(tǒng)的吸熱設(shè)備。（）8.對(duì)流換熱總是比導(dǎo)熱和輻射傳熱的效率更高。（）9.工程計(jì)算中，常將氣體視為理想氣體，是因?yàn)閷?shí)際氣體在常溫常壓下的行為近似于理想氣體。（）10.熱力學(xué)第二定律指出，熱量可以自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述卡諾定理及其在熱力學(xué)中的意義。2.簡(jiǎn)述影響管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)的主要因素。3.簡(jiǎn)述鍋爐省煤器的作用及其工作原理。4.簡(jiǎn)述離心泵發(fā)生氣蝕的原因及其危害。五、計(jì)算題（共35分）1.（8分）一定量的空氣在壓強(qiáng)為0.5MPa、溫度為300K的初態(tài)下，經(jīng)可逆絕熱膨脹到0.1MPa，空氣的比熱容Cp=1.005kJ/(kg·K)，絕熱指數(shù)k=1.4。試求：膨脹后的空氣溫度；空氣對(duì)外做了多少功（kJ/kg）？（空氣視為理想氣體，R=0.287kJ/(kg·K)）2.（10分）有一肋片管，管外徑為20mm，肋片高30mm，肋片厚1mm，肋片材料的導(dǎo)熱系數(shù)為50W/(m·K)。管壁溫度為150°C，周圍環(huán)境溫度為20°C。若管外壁與肋片間隙中的自然對(duì)流和輻射傳熱系數(shù)分別為h_conv=10W/(m2·K)和h_rad=8W/(m2·K)，試估算該肋片管的單位長(zhǎng)度散熱量。（假設(shè)肋片效率為η_f=0.8）3.（10分）某水冷凝器，冷卻水以2kg/s的流量流過管內(nèi)，進(jìn)凝結(jié)器時(shí)溫度為15°C，出凝結(jié)器時(shí)溫度為35°C。假設(shè)冷卻水在管內(nèi)呈湍流流動(dòng)，其平均對(duì)流傳熱系數(shù)h=1500W/(m2·K)。若凝結(jié)水在管外形成一層厚度為0.1mm、導(dǎo)熱系數(shù)為0.68W/(m·K)的液膜，試計(jì)算冷卻水與凝結(jié)水之間的總傳熱系數(shù)K（m2·K/W）。忽略管壁熱阻。4.（7分）一臺(tái)離心泵的性能參數(shù)如下：流量Q=120m3/h，揚(yáng)程H=50m，軸功率P=15kW。試計(jì)算該泵的效率η_p。若該泵用于輸送密度ρ=1000kg/m3的水，試計(jì)算其理論功率N_t（kW）。---試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.C3.A4.C5.C6.D7.B8.B9.A10.B二、多項(xiàng)選擇題1.CE2.ABCDE3.ABCE4.ABE5.ABCE三、判斷題1.√2.√3.√4.√5.×6.√7.√8.×9.√10.×四、簡(jiǎn)答題1.卡諾定理指出：在相同的高溫?zé)嵩碩_H和低溫?zé)嵩碩_C之間工作的所有熱機(jī)中，可逆熱機(jī)的循環(huán)熱效率最高，且其效率僅取決于熱源的溫度，為η_carnot=1-T_C/T_H（絕對(duì)溫度）。其意義在于為熱機(jī)效率設(shè)定了理論極限，并指出了提高熱效率的方向：提高高溫?zé)嵩礈囟然蚪档偷蜏責(zé)嵩礈囟取?.影響管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)的主要因素包括：流體的流動(dòng)狀態(tài)（層流或湍流）、流體的物理性質(zhì)（密度ρ、動(dòng)力粘度μ、導(dǎo)熱系數(shù)λ、比熱容c_p）、流體的流速（Reynolds數(shù)Re）、管道幾何參數(shù)（管徑d、管長(zhǎng)L）、管道粗糙度以及流體的相態(tài)（液態(tài)、氣態(tài)）。3.鍋爐省煤器的作用是利用鍋爐排煙的余熱來加熱進(jìn)入鍋爐的給水，以提高給水溫度，從而降低鍋爐本體（尤其是水冷壁）的吸熱負(fù)荷，減少燃料消耗，提高鍋爐效率。其工作原理是：將省煤器管束布置在鍋爐煙道中，使高溫?zé)煔饬鬟^管外，將熱量傳遞給管內(nèi)的給水，加熱后的水由下向上流動(dòng)，吸收煙氣的熱量。4.離心泵發(fā)生氣蝕的原因是：泵入口處的流道收縮或流速過高，導(dǎo)致泵內(nèi)液體局部壓力降低，低于液體的飽和蒸汽壓，液體發(fā)生汽化，形成氣泡；這些氣泡隨液體進(jìn)入高壓區(qū)后迅速潰滅，產(chǎn)生高頻沖擊和高壓微射流，侵蝕泵的過流部件。其危害包括：泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，性能下降（流量、揚(yáng)程降低），嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致泵葉輪和泵殼損壞，甚至無法運(yùn)行。五、計(jì)算題1.解：(1)膨脹后的空氣溫度T2：k=Cp/Cv，所以Cv=Cp/(k-1)=1.005/(1.4-1)=7.007kJ/(kg·K)對(duì)于理想氣體的可逆絕熱過程，T2/T1=(P2/P1)^(k-1/k)=(0.1/0.5)^(1.4-1/1.4)=(0.2)^0.2857≈0.5743T2=T1*0.5743=300K*0.5743≈171.3K(2)空氣對(duì)外做的功W_s：W_s=Cv*(T1-T2)=7.007kJ/(kg·K)*(300K-171.3K)≈7.007*128.7≈904.5kJ/kg答：膨脹后的空氣溫度約為171.3K；空氣對(duì)外做了約904.5kJ/kg的功。2.解：計(jì)算肋片外表面積A_f和管外表面積A_s：肋片表面積A_f=π*d_o*L_f+2*(L_f*h_f+h_f*δ_f)=π*0.02m*0.03m+2*(0.03m*0.03m+0.03m*0.001m)≈0.001884m2+0.001806m2≈0.00369m2管外表面積A_s=π*d_o*L=π*0.02m*L肋片效率η_f=(A_f*h_conv+A_s*h_rad)/(A_f*h_conv+A_s*h_rad+A_f*h_rad)η_f=[(0.00369m2*10W/(m2·K))+(π*0.02m*L*8W/(m2·K))]/[(0.00369m2*10W/(m2·K))+(π*0.02m*L*8W/(m2·K))+(0.00369m2*8W/(m2·K))]η_f=[0.0369W/K+0.16πLW/K]/[0.0369W/K+0.16πLW/K+0.02952W/K]η_f=[0.0369+0.50265L]/[0.06642+0.50265L]總傳熱系數(shù)K=(1/(1/h_conv+(1-η_f)/(η_f*h_rad)))（假設(shè)管壁熱阻和接觸熱阻忽略）K=(1/(1/10+(1-η_f)/(η_f*8)))W/(m2·K)K=(1/(0.1+(1-η_f)/(8η_f)))W/(m2·K)K=(8η_f)/(0.8η_f+1-η_f)W/(m2·K)K=(8η_f)/(0.8η_f+1-η_f)=(8η_f)/(1-0.2η_f)W/(m2·K)令L=1m（為方便計(jì)算，可假設(shè)單位長(zhǎng)度，結(jié)果單位為W/m·K）η_f=[0.0369+0.50265]/[0.06642+0.50265]≈0.537K=(8*0.537)/(1-0.2*0.537)≈4.296/0.894≈4.8W/(m2·K)答：冷卻水與凝結(jié)水之間的總傳熱系數(shù)K約為4.8W/(m2·K)。3.解：總傳熱系數(shù)K=1/(1/h_i+δ_f/(λ_f*A_f'')+1/h_o)其中h_i=1500W/(m2·K)（管內(nèi)對(duì)流），h_o=h_conv+h_rad=10+8=18W/(m2·K)（管外對(duì)流）δ_f=0.1mm=0.0001m（液膜厚度），λ_f=0.68W/(m·K)（液膜導(dǎo)熱系數(shù)）A_f''為肋片背面積，對(duì)于環(huán)形肋片，A_f''≈π*(d_o+2δ_f)*L=π*(0.02+2*0