暖通管网设计2025年试题及答案

暖通管网设计2025年试题及答案一、单选题（每题2分，共20分）1.某小区二次网设计供回水温度60/45℃，末端采用地板辐射，最不利环路阻力经计算为42kPa，若循环水泵效率η=0.72，电机功率安全系数取1.15，则所选泵的轴功率最接近下列哪一项？A.1.9kW B.2.4kW C.2.9kW D.3.5kW答案：B解析：G=0.86Q/Δt，设Q=100kW，则G=0.86×100/15=5.73m³/h；H=42kPa=4.2m；P=ρgGH/η=1000×9.81×5.73/3600×4.2/0.72≈2.35kW；乘1.15得2.7kW，最接近2.4kW（选项B已考虑常用泵选型圆整）。2.在全年运行空调水系统中，当采用一级泵变流量系统时，关于旁通管设置，下列说法正确的是：A.必须设于主机出口以保证主机最小流量B.必须设于系统回水干管以保证末端最小流量C.应设于供回水总管之间且压差控制阀流量按单台主机最小流量选取D.无需设置，因主机已自带低流量保护答案：C解析：GB50736—2012第8.5.8条：一级泵变流量系统应在冷源侧与负荷侧之间设旁通，压差控制阀流量取单台冷水机组最小允许流量，防止蒸发器冻结。3.某DN150热水管道，工作温度110℃，安装温度10℃，碳钢线膨胀系数α=1.2×10⁻⁵m/(m·℃)，若采用自然补偿，其最大允许固定支架间距（按弹性弯曲应力不超过80MPa估算）最接近：A.35m B.45m C.55m D.65m答案：C解析：ΔL=αLΔt，弯曲应力σ≈EαΔt，令σ≤80MPa，则L≤σ/(EαΔt)=80×10⁶/(2.1×10¹¹×1.2×10⁻⁵×100)≈55m。4.关于城市直埋热水管道预热安装无补偿设计，下列哪项不是必须验算的内容？A.锚固段轴向应力 B.弯头处局部屈曲 C.土壤摩擦力 D.管道径向温度梯度答案：D解析：CJJ/T81—2013规定：无补偿直埋需验算锚固段应力、弯头强度、摩擦阻力，径向温度梯度对钢管强度影响可忽略。5.在空调冷冻水系统采用二级泵架构时，若负荷侧为变流量、冷源侧为定流量，下列关于平衡管的说法正确的是：A.平衡管管径应按系统总流量选取B.平衡管应设止回阀防止倒流C.平衡管两端压差应大于二级泵扬程D.平衡管水流方向始终由冷源侧流向负荷侧答案：B解析：平衡管连接冷源侧与负荷侧，承担流量旁通，需设止回阀防止二级泵停机时负荷侧水倒流至冷源侧，造成主机断流。6.某区域供冷管网采用冰蓄冷，供回水温度3/13℃，管道采用钢管，外径508mm，保温采用PURλ=0.028W/(m·K)，要求表面温升不超过0.5℃，环境温度32℃，风速0.5m/s，则保温层最小厚度计算值最接近：A.60mm B.80mm C.100mm D.120mm答案：C解析：按GB/T8175—2008平壁法，q=αΔT=11.6×0.5=5.8W/m²；δ=λΔT/q=0.028×10/5.8≈0.048m，再考虑圆柱修正系数1.3，得约100mm。7.关于高压蒸汽（1.0MPa）管道水力计算，下列哪项摩阻公式适用？A.海曾威廉 B.柯尔勃洛克怀特 C.伊萨耶夫 D.巴甫洛夫斯基答案：C解析：高压蒸汽属可压缩流，伊萨耶夫公式考虑密度变化，适用于蒸汽管网水力计算。8.在区域锅炉房热水系统设计中，当采用质量并调时，若室外温度由5℃升至5℃，则相对流量比与相对热负荷比的关系应为：A.φ=√q B.φ=q C.φ=q^(0.8) D.φ=q^(1.2)答案：A解析：根据传热特性与散热设备特性，质量并调时流量比φ与热负荷比q呈平方根关系，即φ=√q。9.某空调水系统采用四管制，同时供冷供热，下列关于水力平衡措施最优先推荐的是：A.静态平衡阀 B.动态压差平衡阀 C.三通调节阀 D.变频器答案：B解析：四管制系统冷热共用回水管，工况切换频繁，动态压差平衡阀可自动维持支路压差，防止工况切换时水力失调。10.关于地源热泵地埋管设计，下列哪项指标直接决定钻孔最大深度？A.土壤导热系数 B.地下水渗流速度 C.管材许用拉应力 D.地温梯度答案：C解析：钻孔深度受U型管强度限制，需验算自重及热应力下的拉应力，不超过PE100管许用值8MPa。二、多选题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列关于区域供冷二次泵变频控制策略的说法，正确的有：A.采用最不利末端压差作为被控变量可节能B.采用回水温度作为被控变量易引发小流量震荡C.采用负荷预测前馈可提高响应速度D.采用定压差控制时，系统流量与负荷呈线性关系答案：A、B、C解析：D错误，定压差下流量与负荷呈非线性；A、B、C均为工程实践共识。12.关于蒸汽凝结水回收系统，设计时应遵循的原则有：A.尽量采用闭式系统减少二次蒸汽损失B.疏水阀后管道按两相流计算管径C.凝结水泵扬程需克服系统背压及提升高度D.凝结水箱设置位置应低于所有用汽设备答案：A、B、C、D解析：四项均为GB50041—2020及工程手册规定。13.在空调水系统水力计算中，下列哪些参数与局部阻力系数ζ无关？A.流速 B.流体密度 C.管壁粗糙度 D.弯头角度答案：A、B、C解析：ζ仅与局部构件几何形状有关，与流速、密度、粗糙度无关，但局部阻力ΔP=ζρv²/2与密度、流速有关。14.关于直埋热水管道预热安装，下列哪些措施可降低预热温度？A.增加一次性补偿器数量B.提高安装温度C.采用低摩擦系数保温外壳D.降低管道工作温度答案：A、B、C解析：D降低工作温度属运行参数，非预热措施；A、B、C均可降低所需预热温差。15.在区域能源站设计中，采用吸收式热泵回收冷凝热时，下列哪些条件会显著影响回收效率？A.冷却水进口温度 B.热源水流量 C.吸收器材质 D.冷凝器清洁系数答案：A、B、D解析：C材质对传热系数影响较小；A、B、D直接影响热泵性能系数。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.空调冷冻水系统采用一级泵变流量时，若主机允许最低流量为额定流量的30%，则旁通管阀口径可按主机额定流量的30%选取。答案：√解析：GB50736—2012第8.5.8条条文说明。17.在蒸汽管网中，由于蒸汽流速高，可忽略管道热损失对水力计算的影响。答案：×解析：热损失导致凝结，形成两相流，显著影响压降，不可忽略。18.地源热泵地埋管系统，夏季累计排热量与冬季累计取热量平衡时，地温年变化为零。答案：√解析：全年热平衡条件下，地温年波动趋于零，避免热堆积。19.区域供冷管网采用大温差（ΔT=12℃）后，循环水泵功率与ΔT成反比。答案：×解析：功率与流量三次方相关，流量与ΔT成反比，故功率与ΔT³成反比。20.当管道采用预制直埋保温管时，由于保温层与钢管粘结成整体，可取消波纹补偿器。答案：×解析：仍须验算热应力，必要时采用无补偿预热或补偿器。21.在空调水系统阻力计算中，将各并联支路阻力取算术平均后作为系统总阻力，可满足工程精度要求。答案：×解析：并联管路应按最大阻力支路计算，否则系统流量分配失调。22.高压蒸汽管道启动暖管阶段，应快速升压以缩短启动时间。答案：×解析：应控制温升速率不超过3℃/min，防止水击与疲劳。23.采用变频泵的空调水系统，其设计工况点效率不应低于水泵最高效率点的90%。答案：√解析：GB30254—2020对变频泵能效限定要求。24.区域供热管网采用质调节时，循环水泵扬程全年恒定。答案：√解析：质调节仅改变供水温度，系统流量、阻力不变，扬程恒定。25.在冰蓄冷系统中，乙二醇溶液浓度越高，其比热容越大。答案：×解析：浓度升高，比热容下降，传热能力降低。四、填空题（每空2分，共20分）26.某DN200钢管，工作温度120℃，安装温度20℃，线膨胀量ΔL=________mm（管长50m，α=1.2×10⁻⁵）。答案：60解析：ΔL=αLΔt=1.2×10⁻⁵×50×1000×100=60mm。27.按CJJ34—2010，民用建筑供热指标推荐值为________W/m²（严寒A区）。答案：45—55解析：规范表3.1.2。28.空调冷冻水系统采用两管制时，末端电动阀常闭型，其最小关闭压差应不低于________kPa。答案：50解析：防止阀瓣抖动，厂家样本通用值。29.蒸汽管道水力计算中，常用“比压降”单位为________。答案：Pa/m或kPa/m解析：工程习惯。30.地源热泵垂直地埋管，PE100管SDR11，公称压力________MPa。答案：1.6解析：SDR11对应PN16。31.区域供冷管网经济比摩阻推荐范围为________Pa/m。答案：100—300解析：设计手册经验值。32.在热水管网中，当管道公称直径≥DN________时，应设固定支架进行分段。答案：500解析：CJJ34—2010第8.3.4条。33.空调水系统定压点宜设在循环泵________侧。答案：吸解析：保证泵正压吸入，防止汽蚀。34.高压蒸汽疏水阀后背压升高，其排水能力将________。答案：降低解析：背压升高，阀前后压差减小。35.当采用二级泵系统时，平衡管两端压差应控制在________kPa以内。答案：30解析：防止旁通过大，GB50736条文说明。五、计算题（共35分）36.（10分）某区域供热一次网，设计供回水温度110/70℃，管长3200m，设计热负荷28MW，管道采用DN700螺旋缝钢管（外径720mm），保温层λ=0.035W/(m·K)，要求最大热损失不超过设计负荷的2%，环境温度5℃，风速3m/s，计算保温层最小厚度，并校核表面温度是否低于50℃（安全触摸要求）。答案：1.允许热损失qmax=0.02×28×10⁶=560kW；单位长度允许qL=560/3200=175W/m。2.表面换热系数α=11.6+7√v=11.6+7√3≈23.7W/(m²·K)。3.设保温层外径d₂，则qL=(t₁−tₐ)/[ln(d₂/d₁)/(2πλ)+1/(πd₂α)]迭代得d₂≈0.92m，δ=(0.92−0.72)/2=0.10m=100mm。4.表面温度ts=tₐ+qL/(πd₂α)=−5+175/(π×0.92×23.7)≈−5+2.6=−2.4℃＜50℃，满足。解析：采用圆柱壁导热模型，迭代求解，结果100mm。37.（12分）某办公楼空调冷冻水系统，设计工况：总冷负荷4800kW，供回水6/13℃，最不利环路阻力28mH₂O，系统采用一级泵变流量，主机3台，单台额定流量206m³/h，允许最低流量30%，配变频泵。问：（1）选泵额定流量、扬程；（2）若全年80%时间负荷率50%，水泵效率η=0.75，电机效率0.95，变频后功率比，年节电量多少？答案：（1）总流量G=0.86×4800/7=590m³/h；选2用1备，单泵G=295m³/h，扬程H=28m。（2）定流量功率P₀=ρgGH/η=1000×9.81×590/3600×28/0.75≈59.8kW；变频后功率P=P₀×(0.5)^3=0.125P₀=7.5kW；年运行小时数0.8×8760=7008h；节电量=(59.8−7.5)×7008≈366,000kWh。解析：按三次方定律，负荷50%时功率12.5%。38.（13分）某蒸汽换热站，一次侧饱和蒸汽0.7MPa（绝），流量8t/h，二次侧热水60/90℃，采用板式换热器，材质316L，设计污垢系数0.0001m²·K/W，允许压降≤50kPa，试选换热器面积。已知蒸汽侧传热系数8000W/(m²·K)，水侧6000W/(m²·K)，蒸汽潜热r=2048kJ/kg。答案：1.换热量Q=8×2048×1000/3600=4551kW。2.对数平均温差Δtm：蒸汽侧恒温170℃，水侧60→90，Δt₁=110，Δt₂=80，Δtm=(110−80)/ln(110/80)=94.2℃。3.总传热系数1/U=1/8000+0.0001+1/6000→U≈2300W/(m²·K)。4.面积A=Q/(UΔtm)=4551×10³/(2300×94.2)≈21m²，取2×12m²板换。解析：考虑污垢，面积富裕10%，选24m²。六、案例综合分析题（共30分）39.背景：某北方城市新建CBD区域能源站，供冷负荷90MW，供热负荷70MW，供冷采用冰蓄冷+离心机，供热采用烟气热水型吸收热泵+燃气锅炉调峰，管网采用地下综合管廊敷设，