第6六届人环奖试题

2006年人环奖考题

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？流动性（2）液体与气体的主要区别是什么？可压缩性（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？

2．均质静止流体的等压面是水平面面，非均质静止流体的等压面是水平面面，等密度面是_水平面_____ 面。

3．切应力τ=μdu/dy仅适用于什么流体？请给出两个例子牛顿流体空气水

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1 米水柱。5．两条长度相同，断面积相等的风道，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？圆形因为圆形湿周比方型小同等面积阻力小

二．冷却塔

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？

(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？

(3) 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？

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，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__摩尔质量________无关，与气体__温度_______有关。3．对于实际气体来说，只适用于计算绝热过程焓的变化。

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，具有较高的挥发性，而沸点较高的液体，其挥发性必然相对较低。

5．经过一个不可逆循环过程，工质熵的变化增加。

6．卡诺循环的热效率仅取决于冷热源的温度，而与过程无关。

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。

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。层流边界层内的局部，平均对流换热系数沿流动方向是逐渐的。

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？

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？

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？请解释原因。（湿空气焓湿图见下页）

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？

2. 在房间里有4个风口，每个风口在室内造成的声压级都是40dB。这个房间的总声压级是多少？

3. 空气湿度越高，人就一定会觉得越热，对不对？为什么？

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？

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。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？为什么？

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

4．N/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．＝0

6．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，

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