2025年勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師考試（動(dòng)力專業(yè)案例）仿真試題及答案一、某熱電廠采用超高壓中間再熱機(jī)組，主蒸汽參數(shù)為13.25MPa、535℃，再熱蒸汽參數(shù)為2.5MPa、535℃，汽輪機(jī)高壓缸排汽壓力3.0MPa、溫度320℃，再熱器入口蒸汽焓值3050kJ/kg，再熱器出口蒸汽焓值3530kJ/kg。已知汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)汽量為450t/h，再熱蒸汽流量為高壓缸排汽量的95%（忽略再熱器減溫水），試計(jì)算該再熱器的換熱量（單位：MW）。解答過(guò)程：1.確定再熱蒸汽流量：高壓缸排汽量=主蒸汽流量=450t/h（假設(shè)無(wú)抽汽），再熱蒸汽流量=450×95%=427.5t/h=427500kg/h。2.計(jì)算再熱器進(jìn)出口焓差：Δh=再熱器出口焓-再熱器入口焓=3530-3050=480kJ/kg。3.換熱量計(jì)算公式：Q=G×Δh，其中G為再熱蒸汽質(zhì)量流量（kg/s）。4.單位換算：427500kg/h=427500÷3600≈118.75kg/s。5.計(jì)算換熱量：Q=118.75×480=57000kJ/s=57MW。二、某城市天然氣門站設(shè)計(jì)流量為3×10?m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），進(jìn)站壓力0.8MPa（絕對(duì)壓力），出站壓力0.4MPa（絕對(duì)壓力），天然氣平均密度0.75kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），運(yùn)動(dòng)黏度12×10??m2/s，管道采用L415螺旋焊鋼管，設(shè)計(jì)溫度20℃。若允許壓力降為0.35MPa（表壓），試通過(guò)Weymouth公式校核管徑（取系數(shù)C=349，天然氣壓縮因子Z=0.98，計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）。Weymouth公式：Q=C×d2.???×[(P?2-P?2)/(G×T×L×Z)]^0.5式中：Q—流量（m3/h，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）；d—管徑（m）；P?、P?—管道起點(diǎn)、終點(diǎn)絕對(duì)壓力（MPa）；G—相對(duì)密度（空氣=1）；T—?dú)怏w平均溫度（K）；L—管道長(zhǎng)度（km）；Z—壓縮因子。已知條件補(bǔ)充：門站至下游調(diào)壓站管道長(zhǎng)度L=2.5km，天然氣相對(duì)密度G=0.55（空氣密度1.293kg/m3），平均溫度T=20+273=293K。解答過(guò)程：1.計(jì)算(P?2-P?2)：P?=0.8MPa，P?=0.4MPa，差值為0.82-0.42=0.64-0.16=0.48(MPa2)。2.代入公式求d2.???：Q=349×d2.???×[(0.48)/(0.55×293×2.5×0.98)]^0.5計(jì)算根號(hào)內(nèi)部分：(0.48)/(0.55×293×2.5×0.98)=0.48/(0.55×713.35)=0.48/392.34≈0.001223根號(hào)值≈√0.001223≈0.03497則3×10?=349×d2.???×0.03497整理得d2.???=3×10?/(349×0.03497)=3×10?/12.20≈2459.02兩邊取自然對(duì)數(shù)：2.668×ln(d)=ln(2459.02)≈7.805ln(d)=7.805/2.668≈2.925d≈e2.?2?≈18.63m？（顯然不合理，檢查參數(shù)是否正確）發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤：Weymouth公式中Q單位應(yīng)為m3/s，需修正單位換算。正確Q=3×10?m3/h=3×10?÷3600≈8.333m3/s。重新計(jì)算：8.333=349×d2.???×[(0.48)/(0.55×293×2.5×0.98)]^0.5根號(hào)內(nèi)部分仍為0.001223，根號(hào)值≈0.03497則d2.???=8.333/(349×0.03497)=8.333/12.20≈0.683ln(d2.???)=ln(0.683)≈-0.3812.668×ln(d)=-0.381→ln(d)=-0.381/2.668≈-0.1428d≈e^-0.1428≈0.867m≈867mm查鋼管規(guī)格，常用管徑DN800（內(nèi)徑800mm）或DN900（內(nèi)徑900mm）。需驗(yàn)證DN800是否滿足：d=0.8m時(shí)，d2.???=0.8^2.668≈0.8^(8/3)=(0.8^8)^(1/3)=0.16777^0.333≈0.55計(jì)算Q=349×0.55×0.03497≈349×0.01923≈6.71m3/s=24156m3/h＜3×10?m3/h，不滿足。d=0.9m時(shí)，d2.???=0.9^2.668≈0.9^(8/3)=(0.9^8)^(1/3)=0.4305^0.333≈0.755Q=349×0.755×0.03497≈349×0.0264≈9.21m3/s=33156m3/h＞3×10?m3/h，滿足。因此應(yīng)選擇DN900鋼管。三、某企業(yè)新建10t/h燃?xì)庹羝仩t，設(shè)計(jì)熱效率92%（低位發(fā)熱量計(jì)算），天然氣低位發(fā)熱量36MJ/m3，鍋爐額定蒸汽參數(shù)為1.25MPa、194℃（對(duì)應(yīng)飽和蒸汽焓2785kJ/kg），給水溫度60℃（焓251kJ/kg）。若鍋爐連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)，試計(jì)算天然氣消耗量（單位：m3）。解答過(guò)程：1.計(jì)算單位質(zhì)量蒸汽吸熱量：Δh=蒸汽焓-給水焓=2785-251=2534kJ/kg。2.鍋爐額定蒸發(fā)量D=10t/h=10000kg/h。3.鍋爐有效吸熱量Q?=D×Δh=10000×2534=25,340,000kJ/h=25.34GJ/h。4.鍋爐熱效率η=Q?/Q???×100%，其中Q???為燃料輸入熱量。5.燃料輸入熱量Q???=Q?/η=25.34GJ/h÷0.92≈27.54GJ/h。6.天然氣消耗量V=Q???/q?=27.54GJ/h÷36MJ/m3=27540MJ/h÷36MJ/m3≈765m3/h。7.24小時(shí)消耗量=765×24=18,360m3。四、某動(dòng)力站油泵房設(shè)置3臺(tái)容積為5m3的輕柴油儲(chǔ)罐（閃點(diǎn)60℃），儲(chǔ)罐采用臥式布置，中心間距2.5m。油泵房與站內(nèi)10kV配電站相鄰，配電站為耐火等級(jí)二級(jí)的獨(dú)立建筑。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版），校核油泵房與配電站的防火間距是否符合要求，并說(shuō)明理由。已知條件補(bǔ)充：油泵房為單層丙類廠房，耐火等級(jí)二級(jí)；儲(chǔ)罐區(qū)與廠房的防火間距已滿足要求；配電站面向油泵房一側(cè)為無(wú)門窗洞口的防火墻。解答過(guò)程：1.確定火災(zāi)危險(xiǎn)性分類：輕柴油（閃點(diǎn)≥60℃）為丙類液體，油泵房為丙類廠房，配電站為供配電設(shè)施。2.根據(jù)GB50016-2014第3.4.1條，丙類廠房與二級(jí)耐火等級(jí)其他建筑的防火間距不應(yīng)小于10m。但第3.4.1注1規(guī)定：兩座廠房相鄰較高一面外墻為防火墻，或相鄰兩座高度相同的一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑中相鄰任一側(cè)外墻為防火墻且屋頂?shù)哪突饦O限不低于1.00h時(shí)，其防火間距不限。3.題目中配電站面向油泵房一側(cè)為無(wú)門窗洞口的防火墻，因此符合“相鄰建筑中較高一面外墻為防火墻”的條件（假設(shè)配電站高度不低于油泵房）。4.結(jié)論：防火間距不限，符合要求。五、某空調(diào)機(jī)房采用離心式冷水機(jī)組，制冷量1000kW，COP=5.0，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備散熱量包括：冷水機(jī)組30kW，循環(huán)水泵25kW，冷卻水泵20kW，冷卻塔風(fēng)機(jī)15kW。若機(jī)房室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度30℃，室外空氣溫度35℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮?01.3kPa，試計(jì)算機(jī)房機(jī)械通風(fēng)所需最小換氣量（單位：m3/h，空氣密度取1.2kg/m3，空氣比熱容取1.0kJ/(kg·℃)）。解答過(guò)程：1.計(jì)算機(jī)房總散熱量Q=冷水機(jī)組散熱量+循環(huán)水泵+冷卻水泵+冷卻塔風(fēng)機(jī)=30+25+20+15=90kW=90kJ/s。2.通風(fēng)換氣量需滿足排除余熱，公式：Q=ρ×c×V×(t_out-t_in)/3600式中：ρ—空氣密度（kg/m3）；c—空氣比熱容（kJ/(kg·℃)）；V—換氣量（m3/h）；t_out—排風(fēng)溫度（℃）；t_in—進(jìn)風(fēng)溫度（℃）。3.假設(shè)機(jī)械通風(fēng)為全面通風(fēng)，排風(fēng)溫度取室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度30℃（或略高于室內(nèi)溫度，此處簡(jiǎn)化為t_out=30℃，t_in=室外溫度35℃？需注意方向：若室外空氣進(jìn)入機(jī)房，吸收熱量后排出，進(jìn)風(fēng)溫度應(yīng)為室外35℃，排風(fēng)溫度為室內(nèi)30℃？這顯然不合理，實(shí)際應(yīng)為進(jìn)風(fēng)溫度低于室內(nèi)，通過(guò)通風(fēng)降低室內(nèi)溫度。正確邏輯應(yīng)為：機(jī)房需維持30℃，通風(fēng)量需將室內(nèi)余熱通過(guò)空氣溫升排出，即進(jìn)風(fēng)溫度t_in，排風(fēng)溫度t_out=30℃，且t_in≤30℃（通常取室外35℃時(shí)，需機(jī)械制冷，但題目可能假設(shè)自然通風(fēng)或僅考慮顯熱排除）。修正：實(shí)際計(jì)算中，機(jī)房通風(fēng)的作用是將設(shè)備散熱量通過(guò)空氣帶走，因此空氣溫升Δt=t_out-t_in，其中t_in為室外空氣溫度（35℃），t_out為排風(fēng)溫度（需≤允許的最高溫度，題目未明確，通常取不超過(guò)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度+5℃，即35℃≤t_out≤35℃+5℃=40℃，但為簡(jiǎn)化取Δt=5℃）。重新整理公式：Q=ρ×c×V×Δt/3600V=Q×3600/(ρ×c×Δt)=90×3600/(1.2×1.0×5)=90×3600/6=54,000m3/h。若嚴(yán)格按室內(nèi)外溫差，假設(shè)進(jìn)風(fēng)為室外35℃，排風(fēng)為機(jī)房允許的最高溫度（如38℃），則Δt=3℃，V=90×3600/(1.2×1.0×3)=90×1000=90,000m3/h。但題目未明確排風(fēng)溫度限制，通常取Δt=5℃為經(jīng)驗(yàn)值，因此最小換氣量約為54,000m3/h。六、某區(qū)域供熱管網(wǎng)采用閉式雙管制，供回水溫度95℃/70℃，設(shè)計(jì)流量500m3/h，管網(wǎng)總長(zhǎng)度10km，平均比摩阻80Pa/m。若選用2臺(tái)循環(huán)水泵（1用1備），單臺(tái)水泵流量為設(shè)計(jì)流量的110%，揚(yáng)程需考慮管網(wǎng)沿程阻力、局部阻力（局部阻力系數(shù)取沿程阻力的30%）及用戶最不利資用壓頭20mH?O。試計(jì)算單臺(tái)循環(huán)水泵的揚(yáng)程（單位：mH?O，水的密度取1000kg/m3，g=9.81m/s2）。解答過(guò)程：1.計(jì)算沿程阻力：比摩阻R=80Pa/m，總長(zhǎng)度L=10km=10,000m，沿程阻力H_f=R×L=80×10,000=800,000Pa=800kPa。2.局部阻力H_j=H_f×30%=800×0.3=240kPa。3.總管網(wǎng)阻力H_w=H_f+H_j=800+240=1040kPa=104mH?O（1mH?O≈9.81kPa，1040÷9.81≈106mH?O？需精確計(jì)算：1kPa=1000Pa=ρgh→h=1000/(1000×9.81)=0.10197mH?O，因此800kPa=800×0.10197≈81.58mH?O，240kPa≈24.47mH?O，總管網(wǎng)阻力≈81.58+24.47=106.05mH?O）。4.用戶最不利資用壓頭H_u=20mH?O。5.水泵揚(yáng)程需滿足管網(wǎng)總阻力+用戶資用壓頭，即H=H_w+H_u=106.05+20=126.05mH?O。6.考慮流量為設(shè)計(jì)流量的110%，但揚(yáng)程計(jì)算中比摩阻與流量平方成正比，需修正沿程阻力：流量增加10%，則R'=R×(1.1)2=80×1.21=96.8Pa/m，沿程阻力H_f'=96.8×10,000=968,000Pa=968kPa≈98.7mH?O，局部阻力H_j'=98.7×0.3≈29.6mH?O，總管網(wǎng)阻力≈98.7+29.6=128.3mH?O，加上用戶資用壓頭20mH?O，總揚(yáng)程≈148.3mH?O。但通常設(shè)計(jì)中循環(huán)水泵揚(yáng)程按設(shè)計(jì)流量計(jì)算，超流量時(shí)由水泵特性曲線自動(dòng)調(diào)整，因此最終揚(yáng)程取126mH?O（四舍五入）。七、某燃?xì)忮仩t房設(shè)置3臺(tái)4t/h燃?xì)庹羝仩t（額定壓力1.0MPa），每臺(tái)鍋爐燃燒器額定燃?xì)饬髁?80m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力0.4MPa（表壓）。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006，計(jì)算鍋爐房燃?xì)庖牍艿淖钚」Q直徑（燃?xì)饬魉偃?0m/s，天然氣密度0.75kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），工作狀態(tài)下溫度20℃，壓力0.4MPa（絕對(duì)壓力））。解答過(guò)程：1.計(jì)算總?cè)細(xì)饬髁浚?臺(tái)×280m3/h=840m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。2.轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)下的體積流量：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，V_工作=V_標(biāo)準(zhǔn)×(P_標(biāo)準(zhǔn)×T_工作)/(P_工作×T_標(biāo)準(zhǔn))。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：P_標(biāo)準(zhǔn)=0.1013MPa（絕對(duì)），T_標(biāo)準(zhǔn)=273K；工作狀態(tài)：P_工作=0.4+0.1013=0.5013MPa（絕對(duì)），T_工作=20+273=293K。V_工作=840×(0.1013×293)/(0.5013×273)=840×(29.6809)/(136.8549)=840×0.2169≈182.2m3/h=182.2÷3600≈0.0506m3/s。3.管道截面積A=V_工作/v=0.0506/10=0.00506m2。4.管道內(nèi)徑d=√(4A/π)=√(4×0.00506/3.1416)=√(0.00645)=0.0803m≈80mm。5.查鋼管規(guī)格，公稱直徑DN80（內(nèi)徑80mm）的截面積=π×(0.08/2)2≈0.005027m2，與計(jì)算值接近，因此最小公稱直徑為DN80。八、某熱力站設(shè)計(jì)供熱量50MW，一級(jí)網(wǎng)供回水溫度130℃/70℃，二級(jí)網(wǎng)供回水溫度80℃/60℃，采用板式換熱器換熱。已知一級(jí)網(wǎng)水的比熱容4.186kJ/(kg·℃)，密度970kg/m3（130℃時(shí)），二級(jí)網(wǎng)水密度993kg/m3（60℃時(shí)）。試計(jì)算一級(jí)網(wǎng)和二級(jí)網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量（單位：m3/h）。解答過(guò)程：1.一級(jí)網(wǎng)供熱量Q=50MW=50,000kJ/s。一級(jí)網(wǎng)流量G?=Q/[c×(t?供-t?回)×ρ?]t?供-t?回=130-70=60℃，c=4.186kJ/(kg·℃)，ρ?=970kg/m3。G?=50,000/[4.186×60×970]=50,000/(4.186×58,200)=50,000/243,625.2≈0.205m3/s=0.205×3600≈738m3/h。2.二級(jí)網(wǎng)供熱量相同，Q=50,000kJ/s。二級(jí)網(wǎng)溫差t?供-t?回=80-60=20℃，ρ?=993kg/m3。G?=50,000/[4.186×20×993]=50,000/(4.186×19,860)=50,000/83,153.96≈0.601m3/s=0.601×3600≈2164m3/h。九、某壓縮空氣站設(shè)計(jì)流量10m3/min（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），空氣初始溫度20℃，壓力0.1MPa（絕對(duì)），采用兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)，級(jí)間冷卻后溫度回到20℃，壓縮終了壓力1.0MPa（絕對(duì)）。若壓縮過(guò)程為多變過(guò)程（多變指數(shù)n=1.25），試計(jì)算兩級(jí)壓縮的總軸功率（單位：kW，空氣氣體常數(shù)R=0.287kJ/(kg·K)）。解答過(guò)程：1.確定最佳壓力比：兩級(jí)壓縮最佳壓力比ε=√(P終/P初)=√(1.0/0.1)=√10≈3.16。2.每級(jí)壓縮后壓力：P?=P初×ε=0.1×3.16=0.316MPa（絕對(duì)），P?=P?×ε=0.316×3.16≈1.0MPa（符合要求）。3.計(jì)算單級(jí)壓縮功：W?=(nRT?)/(n-1