2025年青海省公用設(shè)備工程師考試(暖通空調(diào)、動(dòng)力專業(yè)基礎(chǔ))全真題庫(kù)及答案一、熱力學(xué)基礎(chǔ)1.某理想氣體經(jīng)歷一個(gè)可逆過程，初始狀態(tài)為p?=0.5MPa、T?=300K，終態(tài)為p?=0.2MPa、T?=450K。已知該氣體的定容比熱容c?=0.718kJ/(kg·K)，氣體常數(shù)R=0.287kJ/(kg·K)。試計(jì)算該過程中氣體的內(nèi)能變化、焓變及過程熱量（假設(shè)過程為多變過程，多變指數(shù)n=1.2）。解答：（1）內(nèi)能變化Δu=c?(T?-T?)=0.718×(450-300)=107.7kJ/kg（2）焓變?chǔ)=c?(T?-T?)，其中c?=c?+R=0.718+0.287=1.005kJ/(kg·K)，故Δh=1.005×150=150.75kJ/kg（3）多變過程熱量q=Δu+w，其中功w=(p?v?-p?v?)/(n-1)=R(T?-T?)/(n-1)（因pV=RT，v=RT/p）。代入數(shù)據(jù)：w=0.287×(300-450)/(1.2-1)=0.287×(-150)/0.2=-215.25kJ/kg（負(fù)號(hào)表示外界對(duì)氣體做功）。因此q=107.7+(-215.25)=-107.55kJ/kg（負(fù)號(hào)表示氣體放熱）。2.某蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，汽輪機(jī)入口蒸汽參數(shù)為p?=10MPa、t?=500℃，排汽壓力p?=0.005MPa（飽和壓力）。已知入口蒸汽焓h?=3373kJ/kg，排汽焓h?=2165kJ/kg（濕蒸汽），循環(huán)凈功為w_net=1000kJ/kg。試計(jì)算：（1）汽輪機(jī)的實(shí)際做功量；（2）循環(huán)熱效率（假設(shè)鍋爐吸熱量q?=h?-h_w，h_w為凝結(jié)水焓，取h_w=137kJ/kg）。解答：（1）汽輪機(jī)做功w_t=h?-h?=3373-2165=1208kJ/kg（2）鍋爐吸熱量q?=h?-h_w=3373-137=3236kJ/kg循環(huán)熱效率η=w_net/q?=1000/3236≈30.9%二、傳熱學(xué)基礎(chǔ)1.一復(fù)合平壁由三層材料組成，各層厚度分別為δ?=0.02m（λ?=50W/(m·K)）、δ?=0.1m（λ?=0.15W/(m·K)）、δ?=0.05m（λ?=0.04W/(m·K)）。平壁兩側(cè)溫度分別為t_w1=300℃、t_w4=30℃。試求：（1）各層熱阻；（2）單位面積熱流量；（3）層間界面溫度t_w2、t_w3。解答：（1）各層熱阻：R?=δ?/λ?=0.02/50=0.0004(m2·K)/WR?=δ?/λ?=0.1/0.15≈0.6667(m2·K)/WR?=δ?/λ?=0.05/0.04=1.25(m2·K)/W總熱阻R=R?+R?+R?≈0.0004+0.6667+1.25=1.9171(m2·K)/W（2）單位面積熱流量q=(t_w1-t_w4)/R=(300-30)/1.9171≈140.8W/m2（3）界面溫度：t_w2=t_w1-qR?=300-140.8×0.0004≈299.94℃（因R?極小，溫度降可忽略）t_w3=t_w1-q(R?+R?)=300-140.8×(0.0004+0.6667)=300-140.8×0.6671≈300-93.9≈206.1℃2.空氣以5m/s流速橫向流過外徑d=25mm的圓管，管外壁溫度t_w=80℃，空氣溫度t_f=20℃。已知空氣定性溫度t_m=(80+20)/2=50℃時(shí)，空氣的物性參數(shù)：λ=0.0283W/(m·K)，ν=17.95×10??m2/s，Pr=0.698，Re=vd/ν=5×0.025/17.95×10??≈6964（湍流）。采用經(jīng)驗(yàn)公式Nu=0.26Re?·?Pr?·3?，計(jì)算對(duì)流換熱系數(shù)h及單位管長(zhǎng)換熱量q_l。解答：（1）努塞爾數(shù)Nu=0.26×(6964)?·?×(0.698)?·3?≈0.26×(6964^0.6)×0.87≈0.26×(6964^0.6)。計(jì)算6964^0.6≈(6964^(1/5))^3≈(6.15)^3≈232，故Nu≈0.26×232×0.87≈52.2（2）h=Nu×λ/d=52.2×0.0283/0.025≈59.1W/(m2·K)（3）單位管長(zhǎng)換熱量q_l=h×πd×(t_w-t_f)=59.1×3.14×0.025×(80-20)≈59.1×0.0785×60≈279.8W/m三、流體力學(xué)基礎(chǔ)1.水平放置的漸縮管段，入口直徑d?=100mm，出口直徑d?=50mm，入口流速v?=2m/s，流體密度ρ=1000kg/m3。假設(shè)流動(dòng)為理想流體，忽略能量損失，求：（1）出口流速v?；（2）入口與出口的壓強(qiáng)差Δp。解答：（1）連續(xù)性方程v?A?=v?A?，A=πd2/4，故v?=v?(d?/d?)2=2×(100/50)2=8m/s（2）伯努利方程p?/ρg+v?2/(2g)=p?/ρg+v?2/(2g)（水平管z?=z?），兩邊乘ρ得p?-p?=ρ(v?2-v?2)/2=1000×(64-4)/2=30000Pa=30kPa2.某管道輸送水（ρ=1000kg/m3，μ=1×10?3Pa·s），管長(zhǎng)L=500m，直徑d=0.1m，流量Q=0.01m3/s。已知管壁絕對(duì)粗糙度Δ=0.2mm，判斷流態(tài)并計(jì)算沿程水頭損失h_f（采用達(dá)西公式h_f=λ(L/d)(v2/(2g))）。解答：（1）流速v=Q/A=0.01/(π×0.052)≈1.273m/s雷諾數(shù)Re=vdρ/μ=1.273×0.1×1000/(1×10?3)=127300>4000，為湍流（2）相對(duì)粗糙度Δ/d=0.2/100=0.002，查莫迪圖或科列布魯克公式，λ≈0.021（近似值）（3）h_f=0.021×(500/0.1)×(1.2732/(2×9.81))=0.021×5000×(1.621/19.62)=0.021×5000×0.0826≈8.67m四、機(jī)械基礎(chǔ)1.某齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，主動(dòng)輪齒數(shù)z?=20，轉(zhuǎn)速n?=1500r/min，從動(dòng)輪齒數(shù)z?=60，模數(shù)m=2mm。求：（1）傳動(dòng)比i；（2）從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n?；（3）兩輪分度圓直徑d?、d?；（4）中心距a。解答：（1）傳動(dòng)比i=z?/z?=60/20=3（2）n?=n?/i=1500/3=500r/min（3）分度圓直徑d?=mz?=2×20=40mm，d?=mz?=2×60=120mm（4）中心距a=(d?+d?)/2=(40+120)/2=80mm2.一實(shí)心圓軸傳遞扭矩T=500N·m，材料許用切應(yīng)力[τ]=50MPa，試設(shè)計(jì)軸的直徑d（提示：抗扭截面系數(shù)W_p=πd3/16）。解答：由強(qiáng)度條件τ_max=T/W_p≤[τ]，得W_p≥T/[τ]即πd3/16≥500/(50×10?)→d3≥(500×16)/(50×10?×π)=8000/(1.57×10?)≈5.1×10??m3d≥(5.1×10??)^(1/3)≈0.037m=37mm（取整為40mm）五、熱工測(cè)量基礎(chǔ)1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量某爐溫，已知冷端溫度t?=30℃，測(cè)得熱電勢(shì)E(t,t?)=36.5mV。查K型熱電偶分度表：E(800℃,0℃)=33.275mV，E(900℃,0℃)=37.326mV。試計(jì)算實(shí)際爐溫t（假設(shè)線性插值）。解答：根據(jù)中間溫度定律，E(t,0)=E(t,t?)+E(t?,0)。查分度表得E(30℃,0℃)=1.203mV（K型熱電偶30℃對(duì)應(yīng)電勢(shì)約1.203mV），故E(t,0)=36.5+1.203=37.703mV。分度表中E(900℃,0℃)=37.326mV，E(910℃,0℃)=37.737mV（假設(shè)10℃對(duì)應(yīng)電勢(shì)差為37.737-37.326=0.411mV）。37.703-37.326=0.377mV，故t=900+10×(0.377/0.411)≈900+9.17≈909.17℃2.用U型管壓差計(jì)測(cè)量管