(2025年)供热工程试题期末考试试题及答案

(2025年)供热工程试题期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列关于集中供热系统的描述中，错误的是（）。A.热源集中，便于污染物集中处理B.热网输送效率一般高于分散供热C.用户热负荷调节灵活性优于独立采暖D.初期投资成本通常高于分散供热答案：C（集中供热系统中用户调节受限于管网平衡，灵活性低于独立采暖）2.某居住建筑冬季设计室内温度为18℃，室外计算温度为-10℃，其温差修正系数为0.7（非直接接触室外空气的地板），则该房间的基本耗热量计算公式为（）。A.Q=K·F·(t_n-t_w)B.Q=K·F·(t_n-t_w)·αC.Q=K·F·(t_n+t_w)·αD.Q=K·F·(t_n-t_w)·(1+α)答案：B（基本耗热量需考虑温差修正系数α，公式为Q=K·F·(t_n-t_w)·α）3.散热器的散热量与下列哪项因素无关？（）A.散热器内热媒平均温度B.散热器外表面面积C.室内空气温度D.室外风速答案：D（散热器散热量主要与热媒温度、表面积及室内温度有关，室外风速影响围护结构耗热，不直接影响散热器散热）4.热水供热管网中，循环水泵的主要作用是（）。A.克服管网沿程阻力和局部阻力B.维持管网定压C.防止水锤现象D.调节热媒温度答案：A（循环水泵提供动力以克服管网流动阻力，定压由补水泵或定压装置完成）5.某供热系统采用质调节方式运行，当室外温度升高时，应（）。A.增大循环水量B.降低供水温度C.提高回水温度D.减少循环水量答案：B（质调节通过改变供水温度调节供热量，室外温度升高时需降低供水温度）6.下列哪种供热管道补偿器适用于大直径、高压力的热水管网？（）A.自然补偿器B.方形补偿器C.波纹管补偿器D.套筒补偿器答案：C（波纹管补偿器结构紧凑，适用于大直径、高压管道；方形补偿器占用空间大，套筒补偿器易泄漏）7.供热系统的年运行费用不包括（）。A.燃料费用B.设备折旧费用C.管理人员工资D.管网初始投资答案：D（年运行费用为日常消耗，初始投资属于资本性支出）8.某建筑采用地板辐射供暖，其供水温度宜控制在（）。A.40~60℃B.60~80℃C.80~100℃D.100~120℃答案：A（地板辐射供暖水温过高会导致地面温度超标，规范要求供水温度不超过60℃，通常40~60℃）9.供热管网水力计算中，比摩阻的推荐范围是（）。A.30~70Pa/mB.70~120Pa/mC.120~180Pa/mD.180~250Pa/m答案：B（热水管网设计比摩阻一般取60~120Pa/m，常见推荐70~120Pa/m）10.下列关于热泵供热的描述中，正确的是（）。A.地源热泵不受地下水位影响B.空气源热泵在-20℃时制热效率仍较高C.热泵的COP（性能系数）一定大于1D.热泵供热属于一次能源利用答案：C（热泵通过输入电能将低位热能转移为高位热能，COP=制热量/输入功率，必然大于1；地源热泵受地下条件限制，空气源热泵低温下效率下降，热泵利用二次能源）二、填空题（每空1分，共15分）1.供热系统的三大组成部分是热源、（热网）和（热用户）。2.围护结构的传热系数K的单位是（W/(m²·℃)），其值越小，保温性能越（好）。3.散热器的热工性能通常用（散热量）与（热媒平均温度与室内温度差）的关系曲线表示。4.热水管网的水力失调分为（静态失调）和（动态失调），前者可通过（初调节）解决。5.集中供热系统的热负荷按性质分为（季节性热负荷）和（常年性热负荷），其中（季节性热负荷）占主导地位。6.供热管道的保温材料应具备（导热系数小）、（密度小）和（耐温性能好）等特性。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述自然循环热水供暖系统与机械循环热水供暖系统的主要区别。答：①动力来源不同：自然循环依靠水的密度差产生的压力差（重力循环），机械循环依靠循环水泵提供动力；②系统形式不同：自然循环作用压力小（一般≤1000Pa），需较大的供回水温差（通常10~15℃），系统规模小；机械循环作用压力大（可达10^5Pa以上），水温差小（5~10℃），适用于大型系统；③管道布置不同：自然循环需设置较大的供回水干管坡度（≥0.5%），机械循环坡度可减小（≥0.2%）；④排气方式不同：自然循环排气靠管道坡度，机械循环需设置集气罐等排气装置。2.散热器的布置应遵循哪些原则？答：①尽量靠近外窗或外墙：抵消外围护结构的热损失，避免冷辐射；②明装为主，暗装时需保证散热效果（如加格栅）；③楼梯间散热器应布置在底层或按比例分配，避免顶层过热底层过冷；④厨房、卫生间等潮湿房间应选用耐腐蚀材质（如不锈钢、铜铝复合）；⑤散热器中心与地面距离宜为150~200mm，与窗台板距离≥50mm，避免遮挡；⑥同一房间内散热器片数应相同，保证均匀散热。3.分析供热管网水力失调的主要原因及解决措施。答：原因：①设计阶段水力计算误差（如流量分配不合理、管径选择不当）；②施工阶段管道堵塞、阀门安装错误；③运行阶段用户擅自调节阀门（如关小阀门导致流量偏差）；④管网年久失修（管道内壁结垢、局部阻力增大）。解决措施：①设计时采用严格的水力平衡计算（如不等温降法），设置静态平衡阀；②施工后进行初调节（调节各支路阀门开度使实际流量接近设计流量）；③运行中安装动态平衡阀（如自力式流量控制阀），抑制用户间的流量干扰；④定期清洗管网，更换老化管道；⑤推广分户计量系统（如安装热量表和温控阀），实现用户自主调节与系统平衡。4.比较燃煤锅炉与燃气锅炉作为供热热源的优缺点。答：燃煤锅炉优点：燃料成本低（煤炭价格低于天然气），储量丰富；缺点：污染大（排放SO₂、NOx、粉尘），需配套除尘、脱硫、脱硝设备，占地面积大，自动化程度低，运输储存麻烦。燃气锅炉优点：清洁环保（排放主要为CO₂和H₂O），燃烧效率高（可达90%以上），自动化程度高（易实现无人值守），启动快；缺点：燃料成本高（受气价波动影响大），需配套燃气管道，存在燃气泄漏风险，调峰能力受供气限制。5.简述供热系统节能的主要技术措施。答：①提高热源效率：采用高效锅炉（如冷凝式燃气锅炉，热效率≥100%）、热电联产（利用发电余热供热，能源利用率达80%以上）；②优化管网设计：减小比摩阻（降低沿程阻力）、采用保温性能好的管道（减少热损失，保温层厚度按经济厚度计算）、设置水力平衡装置（避免流量浪费）；③用户端节能：推广分户计量与温控（用户可自主调节室温，降低不必要的能耗）、采用高效散热设备（如低温辐射地板，供水温度低，可匹配低品位热源）；④可再生能源利用：地源热泵（利用地下土壤热量）、空气源热泵（冬季从空气中取热）、太阳能供热（通过集热器加热水）；⑤运行调节优化：采用气候补偿器（根据室外温度自动调节供水温度）、分时分区供热（非高峰时段降低供热参数）。四、计算题（共25分）1.（10分）某居住建筑卧室尺寸为5m×4m×3m（长×宽×高），设计室内温度t_n=20℃，室外计算温度t_w=-12℃。南墙为外墙，面积F_w=10m²，传热系数K_w=1.5W/(m²·℃)；屋顶面积F_r=20m²，传热系数K_r=0.8W/(m²·℃)；地面为接触土壤的非保温地面，温差修正系数α=0.4，传热系数K_f=0.5W/(m²·℃)；外窗面积F_c=3m²，传热系数K_c=2.5W/(m²·℃)（无附加）。忽略朝向修正和风力修正，计算该卧室的冬季设计热负荷。解：（1）各围护结构的基本耗热量：南墙：Q_w=K_w·F_w·(t_n-t_w)=1.5×10×(20-(-12))=1.5×10×32=480W屋顶：Q_r=K_r·F_r·(t_n-t_w)=0.8×20×32=512W地面：Q_f=K_f·F_f·(t_n-t_w)·α=0.5×20×32×0.4=0.5×20×12.8=128W（地面面积=5×4=20m²）外窗：Q_c=K_c·F_c·(t_n-t_w)=2.5×3×32=240W（2）总热负荷Q=Q_w+Q_r+Q_f+Q_c=480+512+128+240=1360W答：该卧室冬季设计热负荷为1360W。2.（15分）某热水供热管网某管段设计流量G=50m³/h，供回水温度为80℃/60℃，管道长度L=300m，局部阻力系数Σξ=5，水的密度ρ=983kg/m³（70℃时），动力黏度μ=0.415×10^-3Pa·s。（1）计算管段的沿程阻力损失（比摩阻R=6.25×10^-2×(G/d^2.5)，d为管径，单位m；假设管径d=0.1m）；（2）计算管段的局部阻力损失；（3）总阻力损失为多少？解：（1）沿程阻力损失计算：流量G=50m³/h=50/3600≈0.01389m³/s比摩阻R=6.25×10^-2×(G/d^2.5)=6.25×10^-2×(0.01389/0.1^2.5)=6.25×10^-2×(0.01389/0.00316)=6.25×10^-2×4.396≈0.2748Pa/m沿程阻力损失h_y=R·L=0.2748×300≈82.44Pa（2）局部阻力损失计算：流速v=G/(πd²/4)=0.01389/(3.14×0.1²/4)=0.01389/(0.00785)≈1.77m/s动压头h_d=ρv²/2=983×(1.77)^2/2≈983×3.1329/2≈983×1.566≈1530Pa局部阻力损失h_j=Σξ·h_d=5×1530=7650Pa（3）总阻力损失h=h_y+h_j=82.44+7650≈7732.44Pa答：（1）沿程阻力损失约82.44Pa；（2）局部阻力损失7650Pa；（3）总阻力损失约7732.44Pa。五、案例分析题（共20分）某小区集中供热系统采用间接连接方式（换热站二次网供水温度60℃，回水40℃），冬季运行时部分用户反映室温不达标（设计室温20℃，实际16~18℃），经检查一次网供水温度（110℃）、回水温度（70℃）正常，循环水泵运行参数（流量、扬程）符合设计要求。问题：分析可能的故障原因，并提出解决措施。答：可能原因及解决措施：1.二次网水力失调：-原因：换热站至用户的二次管网未进行初调节，部分支路流量不足（如远端用户），导致散热不足。-措施：对二次网进行水力平衡调节（使用超声波流量计测量各支路流量，调节阀门开度使流量达标），或安装静态平衡阀。2.用户散热器选型不当：-原因：设计时散热器面积计算偏小，或用户擅自改装（如更换为小尺寸散热器），导致散热量不足。-措施：核查用户散热器设计面积（Q=K·F·(t_pj-t_n)，t_pj=(60+40)/2=50℃），若偏小需增加散热器片数；禁止用户私自改装。3.二次网管道堵塞：-原因：管道内存在杂质（如焊渣、锈垢）或气堵，减小了流通截面积，降低流量。-措施：清洗二次网管道（通球或化学清洗），在系统高点设置排气阀，运行前彻底排气。4.换热站换热器效率低：-原因：换热器结垢（一次网与二次网间换热系数降低），导致二次网供水温度达不到60℃（实际可能50~55℃）。-措施：清洗换热器（酸洗或机械除垢），检查换热面积是否满足设计