遼寧省2025年度全國勘察設(shè)計注冊公用設(shè)備工程師考試[動力]復(fù)習(xí)題庫及答案一、熱力學(xué)基礎(chǔ)1.選擇題：某理想氣體經(jīng)歷一個可逆絕熱過程，初始狀態(tài)為p?=0.5MPa，T?=300K，終態(tài)壓力p?=1.0MPa。已知該氣體的比熱容比γ=1.4，氣體常數(shù)R=287J/(kg·K)，則終態(tài)溫度T?最接近以下哪個值？（）A.365KB.395KC.425KD.455K答案：B解析：可逆絕熱過程滿足泊松公式T?=T?×(p?/p?)^[(γ-1)/γ]。代入數(shù)據(jù)得：(1.0/0.5)^[(1.4-1)/1.4]=2^(0.4/1.4)≈2^0.2857≈1.269。因此T?=300×1.269≈380.7K，最接近選項B（395K為計算近似誤差范圍內(nèi)的合理值，實際精確計算為380K左右，可能因題目取整導(dǎo)致選項調(diào)整）。2.簡答題：簡述朗肯循環(huán)的基本流程及提高循環(huán)熱效率的主要措施。答案：朗肯循環(huán)是蒸汽動力裝置的基本循環(huán)，流程包括：（1）水在鍋爐中定壓加熱變?yōu)檫^熱蒸汽（等壓吸熱）；（2）過熱蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹做功（等熵膨脹）；（3）乏汽在冷凝器中定壓冷卻凝結(jié)為飽和水（等壓放熱）；（4）凝結(jié)水經(jīng)給水泵絕熱壓縮升壓送回鍋爐（等熵壓縮）。提高熱效率的措施：（1）提高初參數(shù)（主蒸汽壓力和溫度），增大平均吸熱溫度；（2）降低終參數(shù)（乏汽壓力），降低平均放熱溫度；（3）采用再熱循環(huán)，減少汽輪機尾部蒸汽濕度，提高做功能力；（4）采用回?zé)嵫h(huán)，利用抽汽加熱凝結(jié)水，減少低溫吸熱比例；（5）采用熱電聯(lián)產(chǎn)，回收余熱用于供熱，提高能源綜合利用率。3.案例分析題：某電廠汽輪機入口蒸汽參數(shù)為p?=13.5MPa，t?=535℃（h?=3390kJ/kg），排汽壓力p?=0.005MPa（對應(yīng)飽和水焓h?'=137.8kJ/kg，汽化潛熱r=2423.8kJ/kg，排汽干度x=0.92）。若汽輪機實際做功w=1000kJ/kg，求：（1）理想絕熱膨脹時的排汽焓h?s；（2）汽輪機相對內(nèi)效率η?；（3）循環(huán)吸熱量q?（假設(shè)給水泵功可忽略）。答案：（1）理想絕熱膨脹為等熵過程，s?=s?s。查h-s圖或熱力學(xué)表，p?=13.5MPa、t?=535℃時，s?≈6.58kJ/(kg·K)。p?=0.005MPa時，飽和蒸汽熵s?''=8.393kJ/(kg·K)，飽和水熵s?'=0.476kJ/(kg·K)，則s?s=s?'+x?(s?''-s?')=6.58=0.476+x?×(8.393-0.476)，解得x?≈(6.58-0.476)/7.917≈0.771。理想排汽焓h?s=h?'+x?×r=137.8+0.771×2423.8≈137.8+1869.7≈2007.5kJ/kg。（2）汽輪機相對內(nèi)效率η?=實際功/理想功=(h?-h實際排汽焓)/(h?-h?s)。實際排汽焓h實際=h?-w=3390-1000=2390kJ/kg。理想功=h?-h?s=3390-2007.5=1382.5kJ/kg。因此η?=1000/1382.5≈0.723（72.3%）。（3）循環(huán)吸熱量q?=h?-h給水泵出口水焓。因給水泵功忽略，給水泵出口水焓≈h?'=137.8kJ/kg，故q?=3390-137.8=3252.2kJ/kg。二、鍋爐與熱力系統(tǒng)1.選擇題：以下關(guān)于鍋爐受熱面的描述，錯誤的是（）A.水冷壁主要吸收爐膛輻射熱，屬于蒸發(fā)受熱面B.過熱器將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，需承受高溫?zé)煔鉀_刷C.省煤器布置在鍋爐尾部，利用煙氣余熱加熱給水，降低排煙溫度D.空氣預(yù)熱器僅用于加熱一次風(fēng)，二次風(fēng)直接取自大氣答案：D解析：空氣預(yù)熱器的作用是利用煙氣余熱加熱燃燒所需的空氣（包括一次風(fēng)和二次風(fēng)），提高燃燒溫度和效率，因此D錯誤。2.簡答題：簡述自然循環(huán)鍋爐的工作原理及汽水分離裝置的作用。答案：自然循環(huán)鍋爐依靠下降管中的水與上升管（水冷壁）中的汽水混合物的密度差形成循環(huán)動力。水在下降管中為單相水（密度大），進(jìn)入水冷壁后吸收爐膛輻射熱，部分水汽化形成汽水混合物（密度小），密度差推動工質(zhì)在循環(huán)回路中自然流動。汽水分離裝置（如旋風(fēng)分離器、波形板分離器）的作用是將水冷壁出口汽水混合物中的蒸汽與水分離，減少蒸汽帶水，提高蒸汽品質(zhì)，防止過熱器結(jié)垢和汽輪機葉片水蝕。3.案例分析題：某燃煤鍋爐設(shè)計耗煤量B=10t/h，收到基低位發(fā)熱量Q???,???=20000kJ/kg，排煙溫度t?y=150℃，環(huán)境溫度t?=25℃，排煙處過量空氣系數(shù)α=1.3，煙氣比熱容c=1.05kJ/(kg·℃)，煙氣密度ρ=1.34kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。求排煙熱損失q?（忽略煙氣中水蒸氣的汽化潛熱）。答案：排煙熱損失q?=（Q?y/Q?）×100%，其中Q?=B×Q???,???=10×103kg/h×20000kJ/kg=2×10?kJ/h。排煙焓Q?y=B×V?×c×(t?y-t?)，其中V?為每千克燃料的煙氣量。對于固體燃料，V?≈(α-1)V?+V?'（V?為理論煙氣量，V?'為理論空氣量），簡化計算取V?≈1.0161αV?（經(jīng)驗公式）。假設(shè)V?=0.0889C?+0.265H?-0.0333O?（C?=55%，H?=3%，O?=8%），則V?≈0.0889×55+0.265×3-0.0333×8≈4.89+0.795-0.266≈5.419m3/kg。V?≈1.0161×1.3×5.419≈7.18m3/kg。Q?y=10×103kg/h×7.18m3/kg×1.34kg/m3×1.05kJ/(kg·℃)×(150-25)℃≈10?×7.18×1.34×1.05×125≈10?×7.18×177.45≈10?×1274≈1.274×10?kJ/h。q?=(1.274×10?)/(2×10?)×100%≈6.37%（實際計算中需根據(jù)燃料元素分析精確計算V?，此處為簡化示例）。三、燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)1.選擇題：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿涝O(shè)計中，中壓B級管道的設(shè)計壓力范圍是（）A.0.01MPa＜P≤0.2MPaB.0.2MPa＜P≤0.4MPaC.0.4MPa＜P≤0.8MPaD.0.8MPa＜P≤1.6MPa答案：A解析：根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》（GB50028-2020），中壓B級管道設(shè)計壓力為0.01MPa＜P≤0.2MPa，中壓A級為0.2MPa＜P≤0.4MPa，因此選A。2.簡答題：簡述調(diào)壓器的工作原理及安全切斷裝置的作用。答案：調(diào)壓器通過敏感元件（薄膜或活塞）感受出口壓力變化，驅(qū)動調(diào)節(jié)機構(gòu)（閥瓣）改變流通面積，維持出口壓力穩(wěn)定。當(dāng)進(jìn)口壓力或用氣量變化時，敏感元件帶動閥桿移動，增大或減小閥口開度，保持出口壓力在設(shè)定范圍內(nèi)。安全切斷裝置是調(diào)壓器的保護(hù)設(shè)備，當(dāng)調(diào)壓器故障導(dǎo)致出口壓力超過（或低于）安全閾值時，切斷裝置自動關(guān)閉，防止超壓引發(fā)爆炸或低壓導(dǎo)致燃燒不完全，保障系統(tǒng)安全。3.案例分析題：某小區(qū)燃?xì)夤艿涝O(shè)計流量Q=500m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），燃?xì)饷芏圈?0.75kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），允許壓力降ΔP=3000Pa，管道長度L=500m，摩擦阻力系數(shù)λ=0.02（鋼管）。試計算管道內(nèi)徑d（氣體流速v≤20m/s，忽略局部阻力，按等溫流動計算，R=287J/(kg·K)，T=293K）。答案：根據(jù)燃?xì)夤艿浪τ嬎愎溅=λ×(L/d)×(ρv2)/2，其中v=Q/(πd2/4)=4Q/(πd2)。代入得ΔP=λ×L/d×ρ×(16Q2)/(π2d?×2)=8λLρQ2/(π2d?)。整理得d?=8λLρQ2/(π2ΔP)。代入數(shù)據(jù)：λ=0.02，L=500m，ρ=0.75kg/m3，Q=500/3600≈0.1389m3/s，ΔP=3000Pa。d?=8×0.02×500×0.75×(0.1389)2/(π2×3000)≈8×0.02×500×0.75×0.0193/(9.8696×3000)≈8×0.02×500×0.75×0.0193/29608.8≈8×0.02×7.2375/29608.8≈1.158/29608.8≈3.91×10??m?。d≈(3.91×10??)^(1/5)≈0.16m（160mm）。驗證流速v=4×0.1389/(π×0.162)≈0.5556/0.0804≈6.91m/s≤20m/s，符合要求。四、制冷與空調(diào)1.選擇題：以下關(guān)于制冷劑R410A的描述，正確的是（）A.屬于HCFC類制冷劑，對臭氧層有破壞B.是二元共沸混合制冷劑，由R32和R125組成C.工作壓力低于R22，適合原有R22系統(tǒng)直接替換D.溫室效應(yīng)潛值（GWP）為0，屬于環(huán)保制冷劑答案：B解析：R410A是R32（50%）和R125（50%）的近共沸混合制冷劑，ODP=0（無臭氧層破壞），GWP≈2088（較高），工作壓力比R22高約50%，不能直接替換R22系統(tǒng)，因此選B。2.簡答題：簡述蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的四個基本過程及膨脹閥的作用。答案：蒸汽壓縮式制冷循環(huán)包括：（1）壓縮過程：低溫低壓制冷劑蒸汽在壓縮機中被壓縮為高溫高壓蒸汽（絕熱壓縮）；（2）冷凝過程：高溫高壓蒸汽在冷凝器中向外界放熱，凝結(jié)為高壓液體（等壓放熱）；（3）膨脹過程：高壓液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓，變?yōu)榈蜏氐蛪簹庖夯旌衔铮ǖ褥逝蛎洠?；?）蒸發(fā)過程：低溫低壓混合物在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體熱量，汽化為低溫低壓蒸汽（等壓吸熱）。膨脹閥的作用是節(jié)流降壓，控制制冷劑流量，維持蒸發(fā)器內(nèi)壓力穩(wěn)定，保證蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑充分蒸發(fā)。3.案例分析題：某空調(diào)用活塞式制冷機，制冷劑為R22，蒸發(fā)溫度t?=-5℃（h?=402kJ/kg，s?=1.72kJ/(kg·K)），冷凝溫度t_k=40℃（h?=243kJ/kg，h?=243kJ/kg，h?=412kJ/kg），壓縮機等熵效率η_c=0.85。求：（1）單位制冷量q?；（2）壓縮機單位功w_c；（3）制冷系數(shù)COP。答案：（1）單位制冷量q?=h?-h?=402-243=159kJ/kg（注：實際循環(huán)中h?為膨脹閥前液體焓，此處假設(shè)h?=h?=243kJ/kg）。（2）等熵壓縮后焓h?s由s?=s?s查壓焓圖得，t_k=40℃時，s?s=1.72kJ/(kg·K)對應(yīng)h?s≈438kJ/kg。實際壓縮功w_c=(h?s-h?)/η_c=(438-402)/0.85≈36/0.85≈42.35kJ/kg。（3）制冷系數(shù)COP=q?/w_c=159/42.35≈3.75。五、余熱利用與節(jié)能1.選擇題：以下不屬于工業(yè)余熱資源的是（）A.高溫?zé)煔釨.冷卻介質(zhì)余熱C.化學(xué)反應(yīng)余熱D.城市生活污水余熱答案：D解析：工業(yè)余熱指工業(yè)生產(chǎn)過程中未被利用的多余熱量，包括煙氣、冷卻介質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)、高溫產(chǎn)品等余熱；城市生活污水余熱屬于民用余熱資源，因此選D。2.簡答題：簡述余熱鍋爐的特點及設(shè)計時需考慮的主要因素。答案：余熱鍋爐利用工業(yè)余熱（如高溫?zé)煔狻U氣）作為熱源，生產(chǎn)蒸汽或熱水，特點包括：（1）無燃料燃燒系統(tǒng)，依賴余熱溫度和流量；（2）受熱面布置靈活，需適應(yīng)余熱參數(shù)波動；（3）煙氣含塵量高，需考慮防磨、防積灰設(shè)計；（4）熱效率受余熱品質(zhì)影響大。設(shè)計時需考慮：（1）余熱介質(zhì)的溫度、流量、成分（如含硫量、粉塵濃度）；（2）受熱面材料的耐腐蝕性和耐磨性；（3）系統(tǒng)阻力對原工藝的影響（如煙氣余熱利用需控制鍋爐煙氣側(cè)阻力，避免影響工藝設(shè)備通風(fēng)）；（4）蒸汽參數(shù)（壓力、溫度）與用戶需求的匹配。3.案例分析題：某鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐煙氣流量G=100000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），入口溫度t?=1200℃，出口溫度t?=300℃，煙氣比熱容c=1.05kJ/(kg·℃)，密度ρ=1.3kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。若采用余熱鍋爐回收熱量，鍋爐效率η=0.85，生產(chǎn)壓力p=1.6MPa（飽和溫度t=201℃，汽化潛熱r=1941kJ/kg）的飽和蒸汽，求每小時蒸汽產(chǎn)量D（忽略鍋爐散熱及給水焓，給水溫度t_w=20℃，h_w=84kJ/kg）。答案：煙氣放熱量Q=G×ρ×c×(t?-t?)=100000×1.3×1.05×(1200-300)=100000×1.3×1.05×900=100000×1228.5=1.2285×10?kJ/h。鍋爐有效吸熱量Q_e=η×Q=0.85×1.2285×10?≈1.0442×10?kJ/h。蒸汽所需熱量q=h_steam-h_w，其中h_steam為1.6MPa飽和蒸汽焓，查得h_steam=2792kJ/kg（h_steam=h_w'+r=858+1934=2792kJ/kg，具體以表為準(zhǔn)）。因此q=2792-84=2708kJ/kg。蒸汽產(chǎn)量D=Q_e/q=1.0442×10?/2708≈38550kg/h≈38.55t/h。六、安全與環(huán)保1.選擇題：根據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014），重點地區(qū)燃煤鍋爐的顆粒物排放限值為（）A.30mg/m3B.20mg/m3C.10mg/m3D.5mg/m3答案：C解析：GB13271-2014規(guī)定，重點地區(qū)燃煤鍋爐顆粒物排放限值為10mg/m3，一般地區(qū)為30mg/m3，因此選C。2.簡答題：簡述燃?xì)夤艿佬孤┑臋z測方法及應(yīng)急處理措施。答案：檢測方法：（1）嗅覺檢測（利用燃?xì)饧映魟馕叮?；?）肥皂水檢測（涂抹管道接口，觀察氣泡）；（3）便攜式燃?xì)鈾z測儀（檢測可燃?xì)怏w濃度）；（4）超聲波檢測（檢測泄漏時的聲波信號）；（5）紅外成像檢測（通過熱成像識別泄