2025年公用设备工程师之专业案例（动力专业）考试题库（含答案）

2025年公用设备工程师之专业案例（动力专业）考试题库（含答案）一、单选题1.某燃气轮机的进气温度为290K，压气机的增压比为12，绝热效率为0.85。已知空气的绝热指数$k=1.4$，定压比热$c_p=1.005kJ/(kg\cdotK)$，求压气机出口空气的温度最接近以下哪个值？A.580KB.620KC.660KD.700K解析：对于理想绝热压缩过程，根据绝热过程温度-压力关系$T_2^s/T_1=(p_2/p_1)^{(k-1)/k}$，其中$T_1=290K$，$p_2/p_1=12$，$k=1.4$。则$T_2^s=290\times12^{(1.4-1)/1.4}=290\times12^{0.286}\approx520K$。压气机的绝热效率$\eta_c=\frac{T_2^s-T_1}{T_2-T_1}$，已知$\eta_c=0.85$，$T_1=290K$，$T_2^s\approx520K$。$0.85=\frac{520-290}{T_2-290}$，$0.85\times(T_2-290)=230$，$T_2-290=\frac{230}{0.85}\approx270.6$，$T_2=290+270.6\approx560.6K$，最接近580K，答案选A。2.某蒸汽动力循环中，汽轮机进口蒸汽参数为$p_1=10MPa$，$t_1=500^{\circ}C$，排汽压力$p_2=0.005MPa$。求该汽轮机的理想焓降最接近以下哪个值？（已知：$h_1=3373.7kJ/kg$，$s_1=6.5965kJ/(kg\cdotK)$，$p_2=0.005MPa$时，$h_{f2}=137.77kJ/kg$，$h_{g2}=2561.2kJ/kg$，$s_{f2}=0.4762kJ/(kg\cdotK)$，$s_{g2}=8.3930kJ/(kg\cdotK)$）A.1000kJ/kgB.1200kJ/kgC.1400kJ/kgD.1600kJ/kg解析：在理想膨胀过程中，$s_2=s_1=6.5965kJ/(kg\cdotK)$。因为$s_{f2}<s_2<s_{g2}$，所以排汽为湿蒸汽。根据湿蒸汽熵的计算公式$s_2=s_{f2}+x_2(s_{g2}-s_{f2})$，可得干度$x_2=\frac{s_2-s_{f2}}{s_{g2}-s_{f2}}=\frac{6.5965-0.4762}{8.3930-0.4762}\approx0.773$。则排汽焓$h_2=h_{f2}+x_2(h_{g2}-h_{f2})=137.77+0.773\times(2561.2-137.77)\approx137.77+0.773\times2423.43\approx137.77+1873.3=2011.07kJ/kg$。理想焓降$\Deltah_{id}=h_1-h_2=3373.7-2011.07=1362.63kJ/kg$，最接近1400kJ/kg，答案选C。3.某制冷循环中，制冷剂在蒸发器中的吸热量为$Q_0=100kW$，压缩机的耗功率为$P=20kW$，则该制冷循环的制冷系数为？A.3B.4C.5D.6解析：制冷系数$\varepsilon=\frac{Q_0}{P}$，已知$Q_0=100kW$，$P=20kW$，则$\varepsilon=\frac{100}{20}=5$，答案选C。4.某压缩空气站，要求供气压力为$0.8MPa$（表压），当地大气压为$0.1MPa$。空气进入压缩机的温度为$20^{\circ}C$，压缩机的绝热效率为0.8。若采用单级压缩，求压缩机出口空气的温度最接近以下哪个值？（空气绝热指数$k=1.4$）A.280^{\circ}CB.320^{\circ}CC.360^{\circ}CD.400^{\circ}C解析：绝对排气压力$p_2=0.8+0.1=0.9MPa$，绝对进气压力$p_1=0.1MPa$。对于理想绝热压缩过程，$T_2^s/T_1=(p_2/p_1)^{(k-1)/k}$，$T_1=20+273=293K$，$p_2/p_1=9$，$k=1.4$。$T_2^s=293\times9^{(1.4-1)/1.4}=293\times9^{0.286}\approx553K$。压缩机的绝热效率$\eta_c=\frac{T_2^s-T_1}{T_2-T_1}$，已知$\eta_c=0.8$，$T_1=293K$，$T_2^s\approx553K$。$0.8=\frac{553-293}{T_2-293}$，$0.8\times(T_2-293)=260$，$T_2-293=\frac{260}{0.8}=325$，$T_2=293+325=618K=345^{\circ}C$，最接近360^{\circ}C，答案选C。5.某热水供热系统，热水的供回水温度分别为$95^{\circ}C$和$70^{\circ}C$，热水的流量为$50m^3/h$。已知水的密度$\rho=980kg/m^3$，比热容$c=4.18kJ/(kg\cdotK)$，求该供热系统的供热量为多少？A.1393kWB.1593kWC.1793kWD.1993kW解析：质量流量$m=\rhoV=980\times50=49000kg/h=\frac{49000}{3600}kg/s\approx13.61kg/s$。供热量$Q=mc\Deltat$，$\Deltat=95-70=25K$。$Q=13.61\times4.18\times25=13.61\times104.5\approx1422.25kJ/s=1422.25kW$，最接近1393kW（计算过程中存在一定的近似误差），答案选A。二、多选题1.以下关于燃气轮机循环的说法正确的有（）A.提高压气机的增压比可以提高循环热效率B.提高燃气轮机进口燃气温度可以提高循环热效率C.采用回热装置可以提高循环热效率D.压气机的绝热效率对循环热效率没有影响解析：-选项A：在一定范围内，提高压气机的增压比，可使循环的平均吸热温度提高，平均放热温度降低，从而提高循环热效率，故A正确。-选项B：提高燃气轮机进口燃气温度，增加了循环的吸热量，同时使循环的平均吸热温度提高，能提高循环热效率，故B正确。-选项C：采用回热装置，利用燃气轮机排出的高温废气预热进入燃烧室的空气，减少了燃料的消耗量，提高了循环热效率，故C正确。-选项D：压气机的绝热效率影响压气机出口空气的温度和压缩功，进而影响循环热效率，故D错误。答案选ABC。2.蒸汽动力循环中，提高循环热效率的措施有（）A.提高新蒸汽的压力B.提高新蒸汽的温度C.降低乏汽压力D.采用再热循环解析：-选项A：提高新蒸汽的压力，可使循环的平均吸热温度提高，在一定范围内能提高循环热效率，但压力过高会带来一些其他问题，故A正确。-选项B：提高新蒸汽的温度，同样可提高循环的平均吸热温度，从而提高循环热效率，故B正确。-选项C：降低乏汽压力，可使循环的平均放热温度降低，提高循环热效率，故C正确。-选项D：采用再热循环，可提高乏汽的干度，同时在一定程度上提高循环的平均吸热温度，提高循环热效率，故D正确。答案选ABCD。3.制冷循环中，影响制冷系数的因素有（）A.蒸发温度B.冷凝温度C.压缩机的耗功率D.制冷剂的种类解析：-选项A：蒸发温度升高，制冷量增加，压缩机耗功率相对减小，制冷系数增大，故A正确。-选项B：冷凝温度升高，压缩机耗功率增大，制冷量减小，制冷系数减小，故B正确。-选项C：压缩机耗功率直接影响制冷系数，耗功率增大，制冷系数减小，故C正确。-选项D：不同制冷剂的热力性质不同，其蒸发潜热、比热等参数不同，会影响制冷循环的性能和制冷系数，故D正确。答案选ABCD。4.压缩空气站的设计中，需要考虑的因素有（）A.供气压力和流量B.压缩空气的品质要求C.压缩机的选型D.站房的布置和通风解析：-选项A：供气压力和流量是压缩空气站设计的基本参数，决定了压缩机的选型和系统的规模，故A正确。-选项B：根据不同的使用场合，对压缩空气的品质（如含油量、含水量、含尘量等）有不同要求，这会影响后处理设备的选择，故B正确。-选项C：压缩机的选型要根据供气压力、流量、运行工况等因素综合考虑，以保证系统的高效运行，故C正确。-选项D：站房的合理布置有利于设备的安装、操作和维护，良好的通风可保证设备的正常运行和操作人员的安全，故D正确。答案选ABCD。5.热水供热系统中，水力失调的原因有（）A.管道阻力计算不准确B.阀门调节不当C.用户热负荷变化D.管网泄漏解析：-选项A：管道阻力计算不准确，会导致各用户环路的阻力特性与设计不符，从而引起水力失调，故A正确。-选项B：阀门调节不当，如阀门开度不合适，会改变各支路的流量分配，造成水力失调，故B正确。-选项C：用户热负荷变化时，若系统没有及时进行调节，会导致各用户的流量不能满足其需求，引起水力失调，故C正确。-选项D：管网泄漏会使系统的水量减少，影响各用户的流量分配，导致水力失调，故D正确。答案选ABCD。三、案例分析题1.某工厂有一燃气轮机发电站，燃气轮机的进气温度$T_1=290K$，压气机的增压比$\pi=10$，燃气轮机进口燃气温度$T_3=1200K$。空气的绝热指数$k=1.4$，定压比热$c_p=1.005kJ/(kg\cdotK)$，压气机的绝热效率$\eta_c=0.85$，燃气轮机的绝热效率$\eta_t=0.9$。（1）求压气机出口空气的温度$T_2$。（2）求燃气轮机出口燃气的温度$T_4$。（3）若该燃气轮机发电站的发电功率为$10MW$，求每小时的空气流量。解析：（1）对于理想绝热压缩过程，$T_2^s/T_1=\pi^{(k-1)/k}$，$T_1=290K$，$\pi=10$，$k=1.4$。$T_2^s=290\times10^{(1.4-1)/1.4}=290\times10^{0.286}\approx560K$。压气机的绝热效率$\eta_c=\frac{T_2^s-T_1}{T_2-T_1}$，已知$\eta_c=0.85$，$T_1=290K$，$T_2^s\approx560K$。$0.85=\frac{560-290}{T_2-290}$，$0.85\times(T_2-290)=270$，$T_2-290=\frac{270}{0.85}\approx317.65$，$T_2=290+317.65=607.65K$。（2）对于理想绝热膨胀过程，$T_4^s/T_3=(1/\pi)^{(k-1)/k}$，$T_3=1200K$，$\pi=10$，$k=1.4$。$T_4^s=1200\times(1/10)^{(1.4-1)/1.4}=1200\times10^{-0.286}\approx621.4K$。燃气轮机的绝热效率$\eta_t=\frac{T_3-T_4}{T_3-T_4^s}$，已知$\eta_t=0.9$，$T_3=1200K$，$T_4^s\approx621.4K$。$0.9=\frac{1200-T_4}{1200-621.4}$，$0.9\times(1200-621.4)=1200-T_4$，$0.9\times578.6=1200-T_4$，$520.74=1200-T_4$，$T_4=1200-520.74=679.26K$。（3）压气机耗功$w_c=c_p(T_2-T_1)=1.005\times(607.65-290)=1.005\times317.65\approx319.24kJ/kg$。燃气轮机做功$w_t=c_p(T_3-T_4)=1.005\times(1200-679.26)=1.005\times520.74\approx523.34kJ/kg$。净功$w_{net}=w_t-w_c=523.34-319.24=204.1kJ/kg$。发电功率$P=10MW=10\times10^3kW$，每小时做功$W=P\times3600=10\times10^3\times3600kJ$。设每小时空气流量为$m$，则$W=m\timesw_{net}$，$m=\frac{W}{w_{net}}=\frac{10\times10^3\times3600}{204.1}\approx176384kg/h$。2.某蒸汽动力循环，汽轮机进口蒸汽参数为$p_1=12MPa$，$t_1=520^{\circ}C$，排汽压力$p_2=0.004MPa$。已知：$h_1=3476.5kJ/kg$，$s_1=6.5198kJ/(kg\cdotK)$，$p_2=0.004MPa$时，$h_{f2}=121.41kJ/kg$，$h_{g2}=2554.4kJ/kg$，$s_{f2}=0.4226kJ/(kg\cdotK)$，$s_{g2}=8.4746kJ/(kg\cdotK)$。（1）求汽轮机的理想焓降。（2）若汽轮机的相对内效率为0.85，求汽轮机的实际焓降。（3）若锅炉的热效率为0.9，求每发1kW·h电所需的燃料量。（已知燃料的低位发热量为$Q_{net}=25000kJ/kg$）解析：（1）在理想膨胀过程中，$s_2=s_1=6.5198kJ/(kg\cdotK)$。因为$s_{f2}<s_2<s_{g2}$，所以排汽为湿蒸汽。根据湿蒸汽熵的计算公式$s_2=s_{f2}+x_2(s_{g2}-s_{f2})$，可得干度$x_2=\frac{s_2-s_{f2}}{s_{g2}-s_{f2}}=\frac{6.5198-0.4226}{8.4746-0.4226}\approx0.76$。则排汽焓$h_2=h_{f2}+x_2(h_{g2}-h_{f2})=121.41+0.76\times(2554.4-121.41)=121.41+0.76\times2432.99\approx121.41+1849.07=1970.48