2026年大二《(建筑环境与能源应用工程)工程热力学》期末阶段测试卷

2026年大二《(建筑环境与能源应用工程)工程热力学》期末阶段测试卷2025-2026学年第二学期《工程热力学》期末阶段测试卷适用专业：建筑环境与能源应用工程年级：大二考试时长：120分钟满分：100分注意事项：1.答题前务必填写姓名、学号、班级信息；2.闭卷考试，禁止携带任何电子设备及纸质资料；3.所有答案需书写在答题纸对应位置，写在试卷上无效。一、单项选择题（共15题，每题2分，总计30分。每题只有1个正确答案，多选、错选、不选均不得分）1.建筑环境与能源应用工程领域中，夏季空调表冷器送风处理过程所属的热力学系统类型是（）A.闭口系统B.开口系统C.绝热系统D.孤立系统2.下列热力学状态参数中，属于强度量的是（）A.内能B.焓C.温度D.熵3.某北方城镇集中供暖用燃气锅炉，稳流工况下进口低位热值为35.8MJ/Nm³，燃烧效率92%，锅炉出水焓为378kJ/kg、回水焓为251kJ/kg，额定循环水量120t/h，忽略锅炉外壳散热损失，额定工况下每小时天然气消耗量最接近（）A.420Nm³B.460Nm³C.510Nm³D.550Nm³4.饱和水蒸气在供暖散热器的定压冷凝过程中，保持不变的参数是（）A.温度B.焓C.熵D.内能5.某压缩空气储气罐排气过程可近似为n=1.3的多变过程，进口空气温度27℃，排气压比为3，空气绝热指数k=1.4，出口温度最接近（）A.98℃B.111℃C.132℃D.156℃6.下列过程中熵产为0的是（）A.湿空气经表冷器除湿过程B.热泵蒸发器内工质蒸发过程C.理想气体可逆绝热膨胀过程D.燃气锅炉内天然气燃烧过程7.湿空气的下列参数中，与干空气温度无关的是（）A.焓B.相对湿度C.含湿量D.露点温度8.某南方夏季民用建筑，室外湿球温度28℃，下列空调冷源中制冷系数理论上限最高的是（）A.冷凝温度40℃的空气源冷水机组B.冷凝温度35℃的土壤源冷水机组C.冷凝温度32℃的江水源冷水机组D.冷凝温度30℃的污水源冷水机组9.下列关于蒸气压缩制冷循环过冷度的说法，正确的是（）A.过冷度会降低单位质量制冷量B.过冷度会提高压缩机耗功C.过冷度可提高制冷系数D.过冷度会增大节流损失10.某建筑用空气源热泵供暖，室外温度-5℃，室内供水温度45℃，该热泵的理论制热系数上限为（）A.4.7B.5.9C.7.1D.8.311.下列参数中，用来衡量湿空气吸湿能力的是（）A.绝对湿度B.相对湿度C.含湿量D.水蒸气分压力12.理想气体定温过程中，下列参数变化关系正确的是（）A.Δu>0B.Δh=0C.w=0D.Δs=013.二氧化碳跨临界制冷循环与普通亚临界循环的核心差异是（）A.蒸发过程在超临界区B.冷凝过程在超临界区C.节流过程在超临界区D.压缩过程在超临界区14.某通风管道内空气定压流动，忽略阻力损失，下列说法正确的是（）A.温度必然升高B.焓值保持不变C.熵值必然减小D.流速必然增大15.第二类永动机无法制成的原因是违反了（）A.热力学第一定律B.热力学第二定律C.质量守恒定律D.动量守恒定律二、多项选择题（共5题，每题3分，总计15分。每题有2~4个正确答案，多选、错选、少选均不得分）1.下列建筑环境与能源应用领域的过程中，可近似为定压过程的有（）A.冬季散热器内热水散热过程B.通风风管内送风流动过程C.制冷压缩机绝热压缩过程D.蒸气压缩制冷系统冷凝器内工质冷凝过程2.关于热力学第二定律的表述，下列说法正确的有（）A.不可能从单一热源取热使之完全转换为功而不产生其他影响B.热量不可能自发从低温物体传递到高温物体C.第二类永动机违反热力学第二定律，因此不可能制成D.热泵制热系数大于1违反热力学第二定律3.下列关于湿空气处理过程的说法，符合建筑空调实际工况的有（）A.冬季热风供暖的加湿过程可近似为定焓加湿B.夏季表冷器除湿过程为定压冷却去湿过程C.室内人员散湿过程可近似为定温加湿过程D.新风预热过程为定湿升温过程4.下列措施中，可提高蒸气压缩式热泵制热效率的有（）A.提高蒸发温度B.降低冷凝温度C.增大过冷度D.提高压缩机压比5.关于㶲与㶲分析的应用，下列说法正确的有（）A.相同数量的热能，温度越高㶲值越高B.不可逆过程的㶲损失等于熵产乘以环境温度C.㶲分析可定量识别供暖空调系统各部件的不可逆损失D.完全可逆的热力学过程㶲损失为0三、判断题（共10题，每题1分，总计10分。正确填“√”，错误填“×”）1.热力学平衡态要求系统同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡。（）2.稳流开口系统的质量守恒方程仅适用于定工况运行的系统，不适用于变工况系统。（）3.湿空气的含湿量仅取决于水蒸气分压力和总压，与干空气温度无关。（）4.蒸气压缩式热泵的制热系数永远大于1，因此其供暖能效远高于直接电供暖。（）5.理想气体的内能和焓仅与温度有关，与压力和比容无关。（）6.可逆过程的熵变等于熵流，熵产为0。（）7.定容过程的技术功等于0。（）8.相对湿度为100%的湿空气，干球温度、湿球温度、露点温度三者相等。（）9.朗肯循环的热效率仅与蒸汽初温、初压有关，与冷凝温度无关。（）10.二氧化碳跨临界制冷循环的放热过程为定压变温过程，更适合匹配大温差供暖末端。（）四、简答题（共3题，每题5分，总计15分）1.结合建环专业冬季空气源热泵、水源热泵供暖的应用场景，简述热力学第二定律㶲分析的实际意义，对比两类热泵的㶲效率差异及核心原因。2.为什么民用建筑空调系统的表冷器除湿过程可近似为定压冷却去湿过程？分析该过程中湿空气的干球温度、含湿量、相对湿度、焓四个参数的变化趋势。3.简述二氧化碳跨临界制冷循环在数据中心冷却场景中的技术优势，从热力学角度说明其与普通亚临界蒸气压缩制冷循环的核心差异。五、计算题（共3题，总计30分，需写出完整计算步骤，仅写答案不得分）1.（10分）某民用建筑通风系统用离心式风机将20℃、101325Pa的新鲜空气加压至110000Pa后送入风管，风机额定风量为10000m³/h（标准状态），已知空气的定压比热cp=1.005kJ/(kg·K)，气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K)，绝热指数k=1.4，风机绝热效率ηad=0.82，假设过程可视为绝热稳态流动，忽略动能、势能变化，求：（1）风机出口空气温度；（2）风机实际耗功率。2.（10分）某夏季空调房间要求室内干球温度26℃、相对湿度60%，房间余热量为12kW，余湿量为3kg/h，室外新风干球温度35℃、相对湿度70%，新风比为20%，当地大气压力101325Pa。已知26℃饱和水蒸气分压力为3.36kPa，35℃饱和水蒸气分压力为5.628kPa，湿空气焓计算公式为h=1.005t+d(2501+1.86t)kJ/kg干空气，含湿量计算公式为d=622×pv/(p-pv)g/kg干空气，求：（1）室内状态点的焓、含湿量；（2）送风状态点的焓值（送风温差取8℃）；（3）所需送风量（单位：kg干空气/h）。3.（10分）某办公建筑用蒸气压缩式冷水机组采用R32为工质，额定工况下蒸发温度为5℃，冷凝温度为40℃，压缩机吸气为干饱和蒸气，冷凝器出口过冷度为5℃，压缩机绝热效率为0.78，忽略管路阻力与换热损失。已知R32物性参数：5℃饱和液焓h1'=212.4kJ/kg，饱和气焓h1''=530.1kJ/kg；40℃饱和液焓h3'=261.8kJ/kg，饱和气焓h3''=543.6kJ/kg；液态工质定压比热cp,l=1.45kJ/(kg·K)，求：（1）循环单位质量制冷量；（2）压缩机单位实际耗功量；（3）制冷系数；（4）额定制冷量120kW下的制冷剂质量流量。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.A5.B6.C7.C8.D9.C10.C11.B12.B13.B14.B15.B二、多项选择题1.ABD2.ABC3.ABD4.ABC5.ABCD三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.√7.×8.√9.×10.√四、简答题1.答：（1）㶲分析意义：热力学第一定律仅衡量能量的数量守恒，㶲分析可衡量能量的品质差异，定量识别热泵系统压缩机、换热器、节流阀等部件的不可逆损失，为系统结构优化、运行参数调整提供依据，降低供暖能耗。（2分）（2）效率差异：水源热泵㶲效率高于空气源热泵。（1分）核心原因：冬季供暖工况下，空气源热泵的低温热源为室外空气，温度低且波动大，蒸发器换热温差大、不可逆损失高，热源㶲值更低；水源热泵的低温热源为地下水、地表水或污废水，温度稳定且远高于冬季室外空气温度，蒸发器换热温差小，不可逆损失低，因此㶲效率更高。（2分）2.答：（1）近似定压过程的原因：表冷器内部流动阻力远低于大气压力，空气流经表冷器的压降可忽略，因此可近似为定压过程；冷却过程中湿空气温度低于露点温度，水蒸气凝结析出，因此为冷却去湿过程。（2分）（2）参数变化趋势：干球温度下降，含湿量下降，相对湿度上升（最终接近100%），焓值下降。（3分）3.答：（1）技术优势：CO₂为自然工质，ODP为0、GWP极低，符合双碳政策要求；跨临界循环放热为变温过程，可匹配数据中心回水大温差需求，换热损失小；低温工况下制热性能好，可同时满足数据中心冷却和建筑供暖需求，实现余热回收。（2分）（2）核心差异：普通亚临界蒸气压缩制冷循环的冷凝过程为两相区定温定压过程，CO₂跨临界循环的放热过程在超临界区完成，为定压变温过程，无明确的冷凝温度，放热温度随焓值下降持续降低，换热匹配性更好。（3分）五、计算题1.解：（1）标准状态下空气比容v₀=RgT₀/p₀=0.287kJ/(kg·K)×273K/101325Pa≈0.773m³/kg，空气质量流量m=10000m³/h÷0.773m³/kg≈12937kg/h=3.594kg/s。（2分）可逆绝热过程出口温度T₂s=T₁×(p₂/p₁)^((k-1)/k)=293K×(110000/101325)^(0.4/1.4)≈293K×1.024≈300K（27℃）。（2分）由绝热效率公式ηad=(h₂s-h₁)/(h₂-h₁)=(T₂s-T₁)/(T₂-T₁)，得实际出口温度T₂=T₁+(T₂s-T₁)/ηad=20℃+(27℃-20℃)/0.82≈28.5℃。（2分）（2）风机实际耗功率P=m×cp×(T₂-T₁)=3.594kg/s×1.005kJ/(kg·K)×8.5K≈30.8kW。（4分）2.解：（1）室内水蒸气分压力pv,n=φ×ps=0.6×3.36kPa=2.016kPa，含湿量d_n=622×2.016/(101.325-2.016)≈12.6g/kg干空气。（2分）室内焓值h_n=1.005×26+0.0126×(2501+1.86×26)≈26.13+32.15≈58.3kJ/kg干空气。（2分）（2）送风温度t_s=26℃-8℃=18℃，送风含湿量与室内含湿量差Δd=3kg/h÷m_a，送风焓差Δh=12kW×3600kJ/h÷m_a，热湿比ε=Δh/Δd=(12×3600)/3=14400kJ/kg。送风点沿ε线与18℃等温线交点焓值约为40.2kJ/kg干空气。（3分）（3）送风量m_a=Q/(h_n-h_s)=12×3600kJ/h÷(58.3-40.2)kJ/kg≈2398kg干空气/h。（3分）3.解：（1）过冷后冷凝器出口焓h₃=h3'-cp,l×Δt_sub=261.8kJ/kg-1.45kJ/(kg·K)×5K=254.55kJ/kg，节流过程焓不变h₄=h₃=254.55kJ/kg。单位质量制冷量q₀=h1''-h₄=530.1-254.55=275.55kJ/kg。（3分）（2）可