平市2025年公用設(shè)備工程師考試(暖通空調(diào)、動力專業(yè)基礎(chǔ))全真題庫及答案一、工程熱力學(xué)部分1.1kg某理想氣體（定容比熱容cv=0.717kJ/(kg·K)，氣體常數(shù)R=0.287kJ/(kg·K)）經(jīng)歷一個(gè)多變過程，初態(tài)參數(shù)為p1=0.5MPa，T1=300K，過程指數(shù)n=1.2，終態(tài)壓力p2=0.1MPa。求：（1）終態(tài)溫度T2；（2）該過程中氣體對外做的功w；（3）該過程中氣體吸收的熱量q。解答：（1）理想氣體多變過程溫度與壓力的關(guān)系為\(T_2=T_1\left(\frac{p_2}{p_1}\right)^{\frac{n-1}{n}}\)。代入數(shù)據(jù)得：\(T_2=300\times\left(\frac{0.1}{0.5}\right)^{\frac{1.2-1}{1.2}}=300\times(0.2)^{0.1667}\approx300\times0.7248\approx217.44\,\text{K}\)（2）多變過程功的計(jì)算公式為\(w=\frac{R}{n-1}(T_1-T_2)\)，代入數(shù)據(jù)：\(w=\frac{0.287}{1.2-1}\times(300-217.44)=1.435\times82.56\approx118.4\,\text{kJ/kg}\)（3）熱量\(q=\Deltau+w\)，其中\(zhòng)(\Deltau=c_v(T_2-T_1)=0.717\times(217.44-300)\approx-59.2\,\text{kJ/kg}\)，故\(q=-59.2+118.4\approx59.2\,\text{kJ/kg}\)（吸熱）。2.某蒸汽動力循環(huán)采用朗肯循環(huán)，汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)為p1=6MPa、t1=450℃（h1=3302kJ/kg，s1=6.721kJ/(kg·K)），冷凝器壓力p2=0.005MPa（飽和水h2'=137.8kJ/kg，飽和蒸汽h2''=2561kJ/kg，s2'=0.476kJ/(kg·K)，s2''=8.395kJ/(kg·K)）。假設(shè)汽輪機(jī)為絕熱膨脹，求：（1）汽輪機(jī)出口干度x2；（2）循環(huán)凈功w_net；（3）循環(huán)熱效率η。解答：（1）絕熱膨脹過程s1=s2，故\(s_1=s_2'+x_2(s_2''-s_2')\)，解得\(x_2=\frac{s_1-s_2'}{s_2''-s_2'}=\frac{6.721-0.476}{8.395-0.476}\approx0.789\)（2）汽輪機(jī)做功\(w_T=h1-h2\)，其中\(zhòng)(h2=h2'+x_2(h2''-h2')=137.8+0.789\times(2561-137.8)\approx2040\,\text{kJ/kg}\)；泵功\(w_P\approxv(p1-p2)\)（v≈0.001m3/kg），\(w_P\approx0.001\times(6000-5)\approx6\,\text{kJ/kg}\)，故\(w_{net}=w_T-w_P\approx3302-2040-6=1256\,\text{kJ/kg}\)（3）鍋爐吸熱量\(q1=h1-h3\)（h3≈h2'=137.8kJ/kg），故\(q1=3302-137.8\approx3164.2\,\text{kJ/kg}\)，熱效率\(\eta=\frac{w_{net}}{q1}\approx\frac{1256}{3164.2}\approx39.7\%\)。---二、傳熱學(xué)部分3.某復(fù)合平壁由三層材料組成，厚度分別為δ1=0.1m（λ1=0.8W/(m·K)）、δ2=0.05m（λ2=0.15W/(m·K)）、δ3=0.2m（λ3=0.04W/(m·K)），內(nèi)側(cè)溫度t1=300℃，外側(cè)溫度t4=30℃。求：（1）單位面積熱流量q；（2）各層界面溫度t2、t3。解答：（1）總熱阻\(R=\frac{\delta1}{\lambda1}+\frac{\delta2}{\lambda2}+\frac{\delta3}{\lambda3}=\frac{0.1}{0.8}+\frac{0.05}{0.15}+\frac{0.2}{0.04}=0.125+0.333+5=5.458\,\text{m2·K/W}\)，故\(q=\frac{t1-t4}{R}=\frac{300-30}{5.458}\approx49.47\,\text{W/m2}\)（2）t2=t1-q×(δ1/λ1)=300-49.47×0.125≈293.81℃；t3=t4+q×(δ3/λ3)=30+49.47×5≈277.35℃（或t3=t2-q×(δ2/λ2)=293.81-49.47×0.333≈277.35℃，驗(yàn)證一致）。4.水流過內(nèi)徑d=20mm的圓管，流速u=1.5m/s，進(jìn)口溫度t_in=20℃，管壁溫度tw=80℃，管長L=5m。已知水的物性參數(shù)：ρ=998kg/m3，μ=0.001Pa·s，cp=4180J/(kg·K)，λ=0.6W/(m·K)，Pr=7.0。求：（1）雷諾數(shù)Re，判斷流態(tài)；（2）對流換熱系數(shù)h；（3）出口水溫t_out（假設(shè)為充分發(fā)展湍流，采用Dittus-Boelter公式：Nu=0.023Re^0.8Pr^0.4）。解答：（1）Re=(ρud)/μ=(998×1.5×0.02)/0.001=29940>10000，為湍流。（2）Nu=0.023×(29940)^0.8×(7.0)^0.4≈0.023×(29940^0.8≈29940×0.8次方≈計(jì)算得約29940^0.8≈(2.994×10^4)^0.8≈10^(4×0.8)×2.994^0.8≈10^3.2×2.0≈1584.9×2≈3169.8)×(7^0.4≈2.157)≈0.023×3169.8×2.157≈0.023×6843≈157.4，故h=Nu×λ/d=157.4×0.6/0.02≈4722W/(m2·K)（3）換熱量Φ=hAΔt_m，其中A=πdL=π×0.02×5≈0.314m2，Δt_m為對數(shù)平均溫差（因tw恒定，Δt1=80-20=60℃，Δt2=80-t_out，Δt_m=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)）。同時(shí)Φ=ρuA(cp(t_out-t_in))，聯(lián)立得：4722×0.314×[(60-(80-t_out))/ln(60/(80-t_out))]=998×1.5×0.314×4180×(t_out-20)簡化后解得t_out≈22.5℃（近似計(jì)算）。---三、流體力學(xué)部分5.水平放置的漸縮管，進(jìn)口直徑d1=100mm，出口直徑d2=50mm，進(jìn)口流速u1=2m/s，流體密度ρ=1000kg/m3。忽略阻力損失，求：（1）出口流速u2；（2）進(jìn)口與出口的壓差Δp。解答：（1）連續(xù)性方程\(u1A1=u2A2\)，即\(u2=u1\times(d1/d2)^2=2\times(100/50)^2=8\,\text{m/s}\)（2）伯努利方程（水平管z1=z2）：\(\frac{p1}{\rhog}+\frac{u1^2}{2g}=\frac{p2}{\rhog}+\frac{u2^2}{2g}\)，故\(\Deltap=p1-p2=\frac{\rho}{2}(u2^2-u1^2)=\frac{1000}{2}(8^2-2^2)=500×60=30000\,\text{Pa}\)。6.油在直徑d=50mm的圓管中流動，流量Q=0.002m3/s，油的密度ρ=850kg/m3，動力粘度μ=0.1Pa·s。求：（1）雷諾數(shù)Re，判斷流態(tài)；（2）沿程阻力系數(shù)λ；（3）管長L=100m的沿程水頭損失hf。解答：（1）平均流速\(u=Q/A=0.002/(\pi×0.0252)≈1.019m/s\)，Re=(ρud)/μ=(850×1.019×0.05)/0.1≈433<2300，為層流。（2）層流時(shí)λ=64/Re=64/433≈0.148。（3）沿程水頭損失\(h_f=\lambda\frac{L}txfxdbr\frac{u^2}{2g}=0.148×\frac{100}{0.05}×\frac{1.0192}{2×9.81}≈0.148×2000×0.053≈15.7m\)（油柱）。---四、熱工測量部分7.用分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測量某爐溫，已知冷端溫度t0=30℃，測得熱電勢E(t,t0)=33.29mV。查K型熱電偶分度表：E(800℃,0℃)=33.27mV，E(30℃,0℃)=1.20mV。求實(shí)際爐溫t。解答：根據(jù)中間溫度定律，E(t,0℃)=E(t,t0)+E(t0,0℃)=33.29+1.20=34.49mV。查分度表，E(820℃,0℃)=34.68mV，E(810℃,0℃)=34.10mV，線性插值得：t=810+(34.49-34.10)/(34.68-34.10)×10≈810+0.39/0.58×10≈810+6.7≈816.7℃。8.用U型管壓差計(jì)測量管道中空氣的表壓，壓差計(jì)內(nèi)充水（ρ=1000kg/m3），兩側(cè)液面高度差Δh=150mm。當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a=101325Pa，求空氣的絕對壓力p。解答：空氣密度遠(yuǎn)小于水，忽略空氣柱重量，表壓\(p_g=\rhog\Deltah=1000×9.81×0.15=1471.5\,\text{Pa}\)，絕對壓力\(p=pa+p_g=101325+1471.5=102796.5\,\text{Pa}\)。---五、暖通空調(diào)基礎(chǔ)部分9.某辦公室長6m、寬5m、高3m，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度t_n=20℃，室外溫度t_w=-10℃。圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)：外墻K1=0.5W/(m2·K)，面積A1=30m2；外窗K2=2.5W/(m2·K)，面積A2=6m2；屋頂K3=0.3W/(m2·K)，面積A3=30m2；地面K4=0.1W/(m2·K)，面積A4=30m2。冷風(fēng)滲透換氣次數(shù)n=1次/h，空氣密度ρ=1.2kg/m3，比熱容cp=1.0kJ/(kg·K)。求冬季供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Q。解答：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱損失\(Q1=\sumK_iA_i(t_n-t_w)\)外墻：0.5×30×30=450W；外窗：2.5×6×30=450W；屋頂：0.3×30×30=270W；地面：0.1×30×30=90W；總Q1=450+450+270+90=1260W（2）冷風(fēng)滲透負(fù)荷\(Q2=0.28\timesn\timesV\times(t_n-t_w)\)（0.28為換算系數(shù)，V=6×5×3=90m3）Q2=0.28×1×90×30=756W總熱負(fù)荷Q=Q1+Q2=1260+756=2016W。10.某空調(diào)房間需送風(fēng)量G=0.5kg/s，室內(nèi)狀態(tài)：t_n=26℃，φ_n=60%（h_n=58kJ/kg，d_n=12g/kg）；室外狀態(tài)：t_w=35℃，φ_w=70%（h_w=90kJ/kg，d_w=24g/kg）。要求送風(fēng)狀態(tài)t_s=18℃，h_s=45kJ/kg。求：（1）新風(fēng)比m（新風(fēng)量與總送風(fēng)量之比）；（2）空氣處理過程中需除去的熱量Q和濕量W。解答：（1）混合狀態(tài)點(diǎn)h_c=mh_w+(1-m)h_n=h_s（假設(shè)無熱濕損失），解得\(m=\frac{h_s-h_n}{h_w-h_n}=\frac{45-58}{90-58}=\frac{-13}{32}≈-0.406\)（不合理，說明需先冷卻除濕，實(shí)際應(yīng)取最小新風(fēng)比，此處假設(shè)按設(shè)計(jì)要求調(diào)整，正確方法應(yīng)為根據(jù)衛(wèi)生要求確定新風(fēng)量，假設(shè)最小新風(fēng)量G_w=0.1kg/s，則m=0.1/0.5=0.2）（2）除熱量Q=G(h_c-h_s)=0.5×(h_c-45)（若h_c=0.2×90+0.8×58=18+46.4=64.4kJ/kg），則Q=0.5×(64.4-45)=9.7kW；除濕量W=G(d_c-d_s)，d_c=0.2×24+0.8×12=4.8+9.6=14.4g/kg，假設(shè)d_s=10g/