人环奖决赛试题1312届教材.docx

1、人环奖决赛试题1312届教材第十三届(2005年)传热学部分1 温度波的衰减与热扩散系数a和周期的关系？2 在外掠管束换热中，前排的表面传热系数大还是小？3 什么是灰体？什么样的物体可视为灰体？4 有关于集总参数法中的误差分析？流体力学部分1计算：水在一个给定管径d和管长L的管中流动，开始时压力为P1，经过一小时后，压力降为P2，问管中的水流量。已知水的体积压缩系数为。2同一容器的静止液体中，所有各点的测压管水头是否相等？3各种压强单位的换算关系？4区分流线与迹线、拉格朗日法与欧拉法？5尼古拉兹实验中所分的五个区的沿程阻力系数与什么有关？（Re K/d）6气体射流中任意点上的压强与周围气体的压

2、强，哪个大？（一样大 有限空间的越来越大）工程热力学部分1 循环热效率、致冷系数和供热系数的计算？2 （所有工作于同温热源与同温冷源之间）的一切热机中，以可逆热机的热效率最高是否正确？3 在冬季采暖季节，房屋建筑外墙内表面的温度须高于室内空气的露点温度，否则，外墙内表面会产生蒸汽凝结现象（理解）4 解释秋冬之交的霜冻现象？建筑环境学部分1 CO2作为温室气体是如何影响大气温度的？2 E=,当污染源均匀分布在室内是E=2，当污染法源在排风口和送风口时，E分别为多少？3 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？4 两个声压级0dB的噪声合成的噪声是否仍为0

3、dB?5 Summer: 32, winter: 20, 哪个更舒适？ 冬季湿度大 冷2006年流体力学部分（25分）一基本概念题（每题3分，总分15分）1 从力学的角度看，（1）流体与固体的主要区别是什么？易流动性（2）液体与气体的主要区别是什么？压缩性 有一定的体积 （3）当气体速度小于音速的情况下，其什么物理性质可以忽略？压缩性.2 均质静止流体的等压面是水平面，非均质静止流体的等压面是水平面，等密度面是水平面。3 切应力=du/dy仅适用于什么流体？请给出两个例子。牛顿流体，如水、空气4 压强的国际单位为Pa ；当用水柱高度表示时，一个工程大气压等于10米水柱。5 两条长度相同，断面积

4、相等的风道，一为圆形，一为方形，若二者沿程阻力损失相等，且均处于阻力平方区，则哪个风道的过流能力大？为什么？圆形风道过流能力大。因为在阻力平方区，阻力取决于流速。而方管的湿周比圆管大，所以沿程摩阻系数比圆管大，因此必定流速比圆管的低方能维持二者沿程阻力损失相同。二 分析题（10分） 图中给出的冷却水系统中，水泵的扬程应能够保证冷却水的循环。系统各段的高差在右图上已经给出。请问：(1) 水泵的扬程应如何确定？水泵的扬程等于h局部阻力沿程阻力；(2) 水泵启动后压力表P所测出的压力是升高、降低还是不变？ 降低 （静压转化为动压 水泵只提供了损失和h的压头）(3) 水泵运行中，阀门V开大后，压力表P

5、所测压力是升高、降低还是不变？ 降低 速度增大 压头提供动压工程热力学部分（25分）一填空题（每空1.5分，总分15分）1 有两种状态的空气a和b，二者在湿空气焓湿图上的混合点落在a点和b点的连线上，混合质量比ma/mb与混合点距a点以及距b点的距离成 反比 关系。2 气体的摩尔容积与气体的 性质 无关，与气体 状态 有关。3 对于实际气体来说，只适用于计算 定压 过程焓的变化。4 二元溶液中，组分A和组分B的沸点不同，沸点较低的液体，具有 高 的挥发性，而沸点较高的液体，其挥发性必然 较低 。5 经过一个不可逆循环过程，工质熵的变化 =0 。6 卡诺循环的热效率仅取决于 同温热源和同温冷源的

6、温度 ，而与 工质 无关。二分析题（10分）对一密闭容器中的饱和湿空气进行等温加压，空气中的含湿量和水蒸气分压力将如何改变？请解释其原因。【答】由于空气的饱和水蒸气分压力Pab只跟温度有关，所以等温加压后的空气饱和水蒸气分压力应该仍然不变。但由于容器内空气（混合气体）的总压力增加，导致容器内的水蒸气组分承受的分压力增加，从而超过其饱和压力，必然导致空气中水分析出，以维持容器内饱和空气的水蒸气分压力水平不变，从而导致空气的含湿量降低，传热学部分（25分）一填空题（每空2分，总分6分）1. 流体掠过平板时，层流边界层厚度沿流动方向比紊流边界层增加得 慢 。层流边界层内的局部，平均对流换热系数沿流动

7、方向是逐渐 减少 的。2. 导温系数说明物体被加热或冷却时，物体内各部位温度 趋向均与一致 的能力。二简答题（总分9分）1. （3分）在给定加热和被加热流体的进、出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，设计换热量相等，但是，设计人一台考虑了污垢热阻，一台没有考虑污垢热阻，请问实际运行中哪台换热量大，为什么？ 【答】考虑了污垢热阻的换热器换热量大，因为它的传热面积比较大，所以其换热量比较大。2. （6分）白瓷砖表面对一切热辐射都具有高反射率、低吸收率吗？太阳辐射下的白瓷砖是否可以看作是灰体？在什么条件下可以看作是灰体？【答】. (1) 不是。白瓷砖表面对可见光与近红外线具有高反射率、低吸收率

8、，但对长波红外线则具有低反射率、高吸收率。（2分）（2）在太阳辐射的主要波长范围内，白瓷砖的单色吸收率均随波长显著变化，因此不能看成是灰体。（2分）（3）只有在长波辐射条件下，白瓷砖的单色吸收率近似常数，可以看作是灰体。（2分）三分析题（10分）湿衬衣晾在某个干球温度为t、湿球温度为ts的环境内一段时间，衣服的表面将接近何种状态？如果有两个房间，室内空气相对湿度均恒为60，但一间房间内空气温度恒为30，另一间房间内空气温度恒为20，在哪间房间内晾衣服干得快？请利用以下湿空气焓湿图解释原因。【答】衣服表面接近湿球温度ts、相对湿度100。（4分） 30的房间晾衣服干得快。（2分） 因为质交换的动

9、力取决于浓度差，在30的环境中，衣服表面与空气含湿量差约为2.3g/kg；在20的环境中，衣服表面与空气含湿量差约为1.7g/kg。由于前者湿差大，质交换快，衣服也干得快。（4分）建筑环境学部分（25分）一简要回答以下问题（每题3分，总分15分）1高层塔式住宅楼的楼上单元通风好还是楼下的单元通风好？为什么？【答】由于室外风速沿垂直方向上有梯度，在边界层内距离地面越远风速越高，所以高层单元室外的风速要高于底层单元的室外风速，高层单元通风好。2 在房间里有4个风口，每个风口在室内造成的噪声级都是40dB。这个房间的总噪声级是多少？【答】两个相同噪声源叠加增加3dB，四个叠加增加6dB，因此是46d

10、B。3 空气湿度越高，人就一定会觉得越热，对不对？为什么？【答】在偏热环境下湿度越高越觉得热，但在偏冷环境下高湿度会使得服装变得潮湿，服装热阻降低，增加人的冷感。4 仅采用空气龄是不是就能评价室内各处的室内空气品质的优劣了？为什么？【答】不能。空气龄只能反映空气的新鲜度，不能反映其中污染物的浓度。而室内空气品质还与污染源的位置有关。5 冬季夜间把窗户上的金属外百叶卷帘放下来有助于降低采暖负荷吗？请说明原理。【答】能。因为金属外百叶卷帘本身以及和玻璃间的空气夹层不仅可以增加一定的传热热阻，而且更重要的是能够阻隔玻璃对天空的长波辐射散热。二分析题（10分）在某住宅楼同一层上建筑设计与围护结构热工特

11、性完全相同的两套单元房，一套窗户朝东，一套窗户朝西。夏季室内热环境哪个更好一些？为什么？【答】朝东的单元房夏季热环境要好些，因为下午室外气温比较高，同时朝西的单元获得的太阳辐射比较多，双重叠加的作用导致室内热过热或空调负荷过高。上午朝东的单元获得太阳辐射比较多，但此时的室温空气温度比较低，气温和太阳辐射的两个峰值错开了，所以室内热状况要比朝西的单元好。参考答案流体力学部分（25分）一基本概念题（每题3分，总分15分）1（1）易流动性（2）压缩性（3）压缩性2水平面，水平面，水平面3牛顿流体，如水、空气4N/m2或Pa，10； 5圆形风道过流能力大。因为在阻力平方区，阻力取决于流速。而方管的湿周

12、比圆管大，所以沿程摩阻系数比圆管大，因此必定流速比圆管的低方能维持二者沿程阻力损失相同。二分析题（10分）（1）水泵的扬程等于h局部阻力沿程阻力；（5分）（2）降低；（2.5分）（3）降低。（2.5分）工程热力学部分（25分）一基本概念题（每空1.5分，总分15分）1 a点和b点的连线上，反比2 性质，状态3 定压4 较大，较小5 06 同温热源和同温冷源的温度，工质二分析题（10分） 对一密闭容器中的饱和湿空气进行等温加压，空气中的含湿量和水蒸气分压力将如何改变？请解释其原因。【答】由于空气的饱和水蒸气分压力Pab只跟温度有关，所以等温加压后的空气饱和水蒸气分压力应该仍然不变。但由于容器内空

13、气（混合气体）的总压力增加，导致容器内的水蒸气组分承受的分压力增加，从而超过其饱和压力，必然导致空气中水分析出，以维持容器内饱和空气的水蒸气分压力水平不变，从而导致空气的含湿量降低，传热学部分（25分）一基本概念题（每空2分，总分6分）1慢，减小2. 趋向均匀一致二简答题（总分9分）1. （3分）在给定加热和被加热流体的进、出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，设计换热量相等，但是，设计人一台考虑了污垢热阻，一台没有考虑污垢热阻，请问实际运行中哪台换热量大，为什么？ 【答】考虑了污垢热阻的换热器换热量大，因为它的传热面积比较大，所以其换热量比较大。2. （6分）白瓷砖表面对一切热辐射都具

14、有高反射率、低吸收率吗？太阳辐射下的白瓷砖是否可以看作是灰体？在什么条件下可以看作是灰体？【答】. (1) 不是。白瓷砖表面对可见光与近红外线具有高反射率、低吸收率，但对长波红外线则具有低反射率、高吸收率。（2分）（2）在太阳辐射的主要波长范围内，白瓷砖的单色吸收率均随波长显著变化，因此不能看成是灰体。（2分）（3）只有在长波辐射条件下，白瓷砖的单色吸收率近似常数，可以看作是灰体。（2分）三分析题（10分）【答】衣服表面接近湿球温度ts、相对湿度100。（4分） 30的房间晾衣服干得快。（2分） 因为质交换的动力取决于浓度差，在30的环境中，衣服表面与空气含湿量差约为2.3g/kg；在20的环

15、境中，衣服表面与空气含湿量差约为1.7g/kg。由于前者湿差大，质交换快，衣服也干得快。（4分）建筑环境学部分（25分）一简要回答以下问题（每题3分，总分15分）1高层塔式住宅楼的楼上单元通风好还是楼下的单元通风好？为什么？【答】由于室外风速沿垂直方向上有梯度，在边界层内距离地面越远风速越高，所以高层单元室外的风速要高于底层单元的室外风速，高层单元通风好。2 在房间里有4个风口，每个风口在室内造成的噪声级都是40dB。这个房间的总噪声级是多少？【答】两个相同噪声源叠加增加3dB，四个叠加增加6dB，因此是46dB。3 空气湿度越高，人就一定会觉得越热，对不对？为什么？【答】在偏热环境下湿度越高

16、越觉得热，但在偏冷环境下高湿度会使得服装变得潮湿，服装热阻降低，增加人的冷感。4 仅采用空气龄是不是就能评价室内各处的室内空气品质的优劣了？为什么？【答】不能。空气龄只能反映空气的新鲜度，不能反映其中污染物的浓度。而室内空气品质还与污染源的位置有关。5 冬季夜间把窗户上的金属外百叶卷帘放下来有助于降低采暖负荷吗？请说明原理。【答】能。因为金属外百叶卷帘本身以及和玻璃间的空气夹层不仅可以增加一定的传热热阻，而且更重要的是能够阻隔玻璃对天空的长波辐射散热。二分析题（10分）在某住宅楼同一层上建筑设计与围护结构热工特性完全相同的两套单元房，一套窗户朝东，一套窗户朝西。夏季室内热环境哪个更好一些？为什

17、么？【答】朝东的单元房夏季热环境要好些，因为下午室外气温比较高，同时朝西的单元获得的太阳辐射比较多，双重叠加的作用导致室内热过热或空调负荷过高。上午朝东的单元获得太阳辐射比较多，但此时的室温空气温度比较低，气温和太阳辐射的两个峰值错开了，所以室内热状况要比朝西的单元好。第十五届(2007年)流体力学部分（25分）2管内流过液体，一根管子与几根管子相比，它们的流量相等，横截面积相等，谁的流动阻力更大？答：几根管子阻力更大。3可否用管中间的温度代替平均温度？答：层流不可以，紊流可以。1 什么是自模化区，简述其原理。答：流动状态与雷诺数无关。工程热力学部分（25分）1形容湿空气的三个温度并比较。 答

18、：在不饱和情况下，干球温度大于湿球温度大于露点温度 在饱和情况，干球温度大于湿球温度等于露点温度2 在门窗紧闭的房间，打开冰箱降温。请评价这个方法。 答：不能降温反而使温度升高。将室内视为绝热恒容体系，与外界无热及体积功交换。但从环境中得到电能，故温度升高。3焓的物理意义，流动功的大小由什么决定。答：焓是热力学能及流动功的代数和，具有能量意义。表示流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。 流动功的数值大小仅取决于控制体进出口界面工质的热力状态，与热力过程无关。4喷管在扩张段的速度怎样变化？质量怎样变化？答：速度增大，质量不变5公式的使用条件。答：理想气体平衡状态传热学部分（

19、25分）1冷凝温度、蒸发温度。答：在某压强下，由液体变为气体的温度为蒸发温度，由气体变为液体的温度是冷凝温度。2一碗热水放到凉水盆里，热水与凉水由碗隔开。搅动碗里的水跟搅动盆里的水哪种方式会让碗里的热水凉得更快些？答：搅动盆中的水量的更快。3封闭容器、敞口容器中分别都装满水，室内空气条件不变。哪个温度高？最终的温度会不会一样？答：最初封闭容器内的温度高，但终温度相同均为室温。4Bi准则答：Bi=hl/r， r为导热物体的导热系数， h是表面传热系数，一般已知。该准则反映导热物体内部导热热阻与外部对流换热热阻之间的相对大小。是已定准则。5在什么情况下质交换系数与热交换系数存在简单的换算关系？答：

20、刘易斯准则数为1时。Sc=Pr,a=D,hd=h/(Cp*p)6一个表冷器凝结换热，一个不是，换热量相同情况下，问谁的面积大？答：非凝结换热的表冷器面积大。传热系数小，换热量相同，故需增大面积。建筑环境学部分（25分）137度是不是一定就会影响健康危及生命？答：不一定。皮肤温度为29-37度，生理性体温范围是35-40.2冬天晴朗的晚上自行车车座为什么会结霜？答：有效天空温度可能达到0度以下，朝向天空的表面会辐射散射，树叶表面温度下降低于露点温度。3为什么用CO2做标准？答：作为室内空气品质的衡量标准。因为此指标表征了人体散发的污染物会影响感知空气品质。4加玻璃后隔音层效果，单层和双层答：单层

21、效果不明显，双层中间夹空气有一定效果。5用玻璃封闭阳台对室内冬夏热环境有什么影响？冬季变暖，夏季变凉。6在什么情况下物体可以看成是灰体？为什么？答：普通物体表面常温情况下的热辐射。1. 测量流速时将仪器放在圆管断面中心处，在层流状态时能否测到流体的平均流速？为什么？何时可以近似地测到？2. 管道中受限射流及自由射流中流体的边界形状如何，为什么？3. 图中有膨胀水箱及冷却塔，此系统存在什么问题？如将膨胀水箱去掉，水泵扬程为多少？(管网局部阻力和沿程阻力均已知)4. 在某连续剧中有这样的对白：“给我一些温度”，这样的说法是否合理？为什么？5. 为何说CO2、水蒸气是温室气体？6. 封闭阳台对冬天室

22、内的冷热环境将有何影响？7. 普通物体在什么情况下可视为灰体？为什么？8. 有一盆冷水里放一碗，碗中有热水，为使热水尽快冷却，应搅拌盆中水还是碗中水？9. 未饱和湿空气的三个温度参数是什么？其大小关系如何？10. 蒸发温度与冷凝温度对制冷机的制冷系数有何影响？11. 流动阻力系数=f(k/d)在什么条件下适用？为什么？12. 将冰箱的门打开，室内温度会降低吗?为什么？13. Bi数的提出有何意义？它的特性是如何反映的？14. 为什么冬天夜里，自行车放在暴露的室外易结霜，而放在顶棚下不会？15. pv=RT描述的是何种气体的状态方程？16. 有人说当空气温度高于37度时就会危害人体健康，对吗？为

23、什么？ 风速辐射等17. 为何一楼暖气片数比上面楼层的多？(建议从供暖方式及地面热负荷的角度回答)18. 两换热器，其他条件均相同，一个有蒸汽凝结，另一个没有，哪个换热器的面积应大些？为什么？19. 对于缩放喷管，在放大段，流体流速增大还是减小？流体的流量达到了一个怎样的状态？2008年人环奖试题（第16届）流体力学部分（25分）1在断面形状与面积都不变的管段内流动，流体的总压、静压和动压分别如何变化？原因是什么？ 2拉格朗日法与欧拉法在研究流体运动规律中的着眼点有何不同？3同样都是冷射流，贴附射流（射流的上部有固体水平面）和自由射流的轴心轨迹有何区别？为什么？4开式水系统的闭合循环的水系统，

24、在局部阻力、沿程阻力、流量、流速完全相同的情况下，驱动其流动所需的扬程是否相同?5两条长度相同、断面积相等的风道，一为圆形，一为方形。若两者沿程阻力损失相同，且处于阻力平方区，哪个风道的过流能力大？6伯努利方程P1/r+Z1+u1的平方/2g=P2/r+Z2+u2的平方/2g用于一维不可压缩流动，如果两断面之间有能量的输入和输出，应该怎么用这个方程？(方程即)7切应力公式仅适用于何种流体？这种流体有何特性？请说明以下几种流体中哪几种满足这种要求？润滑油、水、血液、融化的蜡、空气、盐溶液。8从力学的角度看，（1）流体与固体的主要区别是什么？（2）液体与气体的主要区别是什么？（3）在气体速度小于音

25、速的情况下，其什么物理性质可以忽略？ 工程热力学部分（25分）1请给未饱和湿空气的几个温度按顺序排一下序：干球温度、湿球温度、露点温度。 2 是否适于适用于计算处于压缩过程中气体的焓变化？为什么？3二元溶液中，组分A的沸点高于组分B的沸点，请问哪种组分的挥发性较大？4过热蒸汽的比热与哪些参数有关？5有两种状态的空气a和b，二者在湿空气焓湿图上的混合点应落在什么位置？如果混合质量比为ma/mb，混合点距a点的距离与距b点的距离成是什么关系？6气体的摩尔容积与气体的性质有关吗？它取决于什么因素？7分析题：对一密闭刚性容器中的饱和湿空气进行等温加压，空气中的含湿量和水蒸汽分压力将如何变化？ 传热学部

26、分（25分）1导温系数的大小对该物体内的温度波的衰减有何影响？波动频率的高低对温度波的衰减又有何影响？2显热换热的推动力是什么？质交换的推动力是什么？3在换热表面发生了冷凝或蒸发的情况下，对流换热系数会有什么变化？4流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均换热系数与后面的管子相比有什么区别？5流体掠过平板时，沿流动方向层流边界层与紊流边界层哪个增加得快？层流边界层内平均对流换热系数沿流动方向有何变化？6在两块无限大平行板之间，加入一快与它们发射率相同的遮热板，两块无限大平行平板之间的辐射换热量将有何变化？7分析题：用空气-水换热器来加热空气，由于热阻在空气侧，增加管内水流量并不能有效提高传热系

27、数，所以靠加大流量来增加散热是没有用的，对不对？为什么？8在给定加热和被加热流体的进出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，设计换热量相等。但是，设计者对一台考虑了污垢热阻，对另一台没有考虑污垢热阻。请问，在实际运行中哪台换热量大，为什么？建筑环境学部分1一个空调房间，只有一面外墙，室内热源为一个大功率灯。把该灯光投射到外墙内表面上，跟把灯光投射到内墙表面上，对房间的冷负荷有没有影响？为什么？2在偏暖的环境中人体皮肤还没有被汗液全部润湿的时候，如果增加空气的湿度会使人感到闷热，是不是因为人体的散热量减少而导致的？3人们常认为采用白色外墙比采用深色外墙能更好地降低建筑的太阳辐射得热，那么白色

28、的内墙表面是不是也比深色的内墙表面吸收辐射热量少呢？为什么？4室内有一个集中污染源，为了保证有比较好的室内空气品质，是不是采用活塞流比采用混合流的气流分布形式排污效果好？请用排污效率公式（见建筑环境学课本）的概念来解释这个问题。5某餐厅大厅营业时室内噪声特别大，其内装修均为硬铺装表面。请分析原因并给出改进建议。第十七届人环奖试题10分题：1、 某房间的暖气片，某日散热量不足，房间偏冷。如果把入口水管的阀门开大，则可以加大流量，但这样做对提高暖气片的散热量也是没有帮助的。因为暖气片的主要热阻在空气侧，加大水流量并无助于提高传热系数，所以不能提高散热量。这个判断对不对吗？为什么？2、 外墙表面和内

29、墙表面采用同样的材料，计算其表面辐射换热量时，内外表面采用的辐射吸收率是相同的吗？为什么？采用白色材料和采用深色材料的内外表面辐射吸收率有什么不同？3、 图中给出的冷却水系统中，水泵的扬程应如何确定？水泵启动后压力表P所测出的压力是升高、降低还是不变？ 水泵运行中，阀门V开大后，压力表P所测压力是升高、降低还是不变？ 为什么？4、 排污效率，是室内平均污染物浓度，是送风污染物浓度，是送风污染物浓度，对于活塞流，分别求出以下三种情况下的通风效率：（1）污染源均匀分布（2）污染源分布在出口（3）污染源分布在入口。15分题：5、 两个没有阳光直射的良好的通风房间：A房间的室内参数维持在35，60%;

30、B房间的室内参数维持在30，60%。如果分别在这2个房间晾相同的衣服，在哪个房间干的快？为什么？6、 夏季室外33，相对湿度60%和冬季室外-2，相对湿度85%相比。人会觉得哪种情况更干燥？为什么？7、 在夏季的火锅店，常常会在空调机的送风口出现一团白色的雾，但随着射流的距离越来越远，白雾逐渐消失，请解释这种物理现象。8、 一间用彩钢板（表面为有机涂层的钢板，芯材是高热阻的轻质保温材料）建造的简易房要配空调，需要计算冷负荷，彩钢板的热阻已知，但是现有的设计手册并无这种建材的冷负荷温度。你会采用什么方法计算冷负荷？采用该方法的理由是什么？第十八届人环杯试题1. 一室内游泳池，室内空气干球温度为t

31、a,湿球温度为ts，游泳池底用加热器加热水温为tw，且tstwta，则水层表面温度tb与以上所提到几个温度的关系，并解释原因?（tstbtw2. 在给定加热和被加热流体的进、出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，设计换热量相等，但是，设计人一台考虑了污垢热阻，一台没有考虑污垢热阻，请问实际运行中哪台换热量大，为什么？ 3.对一密闭容器中的饱和湿空气进行等温加压，空气中的含湿量和水蒸气分压力将如何改变？请解释其原因。4.采用地板与吊顶辐射方式采暖和采用送风方式采暖两者相比较房间的热负荷有没有区别？为什么？（回答是要先定前提1.室内温度一样，2.热舒适度一样）5.请分析一下在华南地区和在东北地区的办公楼建筑，采用整