2026年公用设备工程师之专业案例(动力专业)真题（附答案）

2026年公用设备工程师之专业案例(动力专业)真题（附答案）1.某工业区新建燃煤蒸汽锅炉房，配置2台额定蒸发量20t/h、1台额定蒸发量40t/h的燃煤蒸汽锅炉，蒸汽额定参数为1.6MPa（表压）、饱和温度204℃，锅筒工作压力1.75MPa（表压，对应饱和焓2793kJ/kg），给水温度105℃（对应焓440kJ/kg），设计燃煤低位发热量Qnet,ar=22000kJ/kg，锅炉设计热效率90%，自用蒸汽率5%，锅炉房年运行小时数7200h，燃煤收到基灰分Aar=24%，机械不完全燃烧热损失q4=2%，飞灰份额a_fh=0.85，飞灰可燃物含量C_fh=8%。解答：（1）最大耗煤量计算：锅炉房最大总蒸发量D=2×20+40=80t/h，有效利用热Q=80×10³×(2793-440)=1.8824×10⁸kJ/h，锅炉耗煤量B=Q/(Qnet,ar×η)=1.8824×10⁸/(22000×0.9)≈9507kg/h≈9.5t/h。（2）年飞灰产生量计算：年总耗煤量Bn=9.5×7200=68400t/a，飞灰中纯灰质量=Bn×Aar×a_fh=68400×0.24×0.85=13953.6t/a，飞灰中纯灰占比为1-C_fh=92%，因此年飞灰总产量=13953.6/0.92≈15167t/a≈1.52×10⁴t/a。答案：（1）最大耗煤量约9.5t/h；（2）年飞灰产生量约1.52×10⁴t/a。2.某燃气-蒸汽联合循环电站配置余热锅炉，燃气轮机排气流量G_g=1200t/h，排气温度t_g=560℃，排气定压比热c_pg=1.05kJ/(kg·℃)，余热锅炉入口给水温度130℃（对应焓546kJ/kg），主蒸汽参数12.5MPa、550℃（对应焓3458kJ/kg），余热锅炉设计节点温差Δt_p=25℃，接近点温差Δt_a=15℃，汽包工作压力对应饱和温度t_s=334℃、饱和水焓1513kJ/kg，余热锅炉设计排烟温度t_py=105℃，忽略排污及自用蒸汽。解答：（1）最大蒸发量计算：节点温差为蒸发段入口烟气温度与饱和温度的差值，因此蒸发段入口烟温t1=t_s+Δt_p=334+25=359℃。蒸发段与过热段烟气总放热量Q1=G_g×c_pg×(t_gt1)=1200×10³×1.05×(560-359)=2.5326×10⁸kJ/h。蒸发段与过热段总吸热量用于将饱和水加热为过热蒸汽，单位质量蒸汽吸热量=3458-1513=1945kJ/kg，因此最大蒸发量D=Q1/1945=2.5326×10⁸/1945≈130200kg/h≈130t/h。若按排烟温度105℃计算理论蒸发量为1200×10³×1.05×(560-105)/(3458-546)≈197t/h，但该工况下节点温差为负，不符合设计要求，因此最大蒸发量受节点温差限制为130t/h。（2）余热锅炉热效率计算：工质总吸热量Q2=D×(3458-546)=130×10³×2912≈3.786×10⁸kJ/h，烟气理论最大放热量Q3=G_g×c_pg×(t_gt_py)=1200×10³×1.05×455≈5.733×10⁸kJ/h，热效率η=Q2/Q3×100%≈3.786×10⁸/5.733×10⁸×100%≈66%。答案：（1）最大蒸发量约130t/h；（2）余热锅炉热效率约66%。3.某城市燃气调压站入口绝对压力p1=0.8MPa，温度t1=15℃，燃气低热值Qnet=36MJ/Nm³，调压后出口绝对压力p2=0.2MPa，燃气标准状态流量Q=15000Nm³/h，燃气绝热指数k=1.3，气体常数R=287J/(kg·K)，忽略调压过程散热、动能变化，环境温度T0=288K。解答：（1）调压后温度计算：燃气调压为节流等焓过程，理想气体焓仅与温度相关，因此节流后温度不变，t2=t1=15℃。（2）㶲损失计算：标准状态下燃气密度ρ0=p0/(RT0)=101325/(287×273)≈1.293kg/Nm³，质量流量m_dot=15000×1.293≈19395kg/h。节流过程熵产Δs=Rln(p1/p2)=287×ln(0.8/0.2)≈397.9J/(kg·K)，㶲损失I=T0×m_dot×Δs=288×19395×397.9×10⁻⁶≈2220MJ/h。答案：（1）调压后温度15℃；（2）㶲损失约2220MJ/h。4.某压缩空气站供气压力0.7MPa（表压），供气温度40℃，当地大气压0.1MPa，环境温度25℃，相对湿度60%，空气压缩机标准状态吸气量20Nm³/min，压缩机级间及排气后冷却器总冷却水量15m³/h，冷却水进水温度25℃，出水温度35℃，空气定压比热c_p=1.01kJ/(kg·℃)，压缩过程绝热指数k=1.4，标准状态空气密度1.293kg/Nm³，水的定压比热c_w=4.1868kJ/(kg·℃)。解答：（1）可逆绝热压缩排气温度计算：吸气绝对压力p1=0.1MPa，排气绝对压力p2=0.7+0.1=0.8MPa，吸气温度T1=25+273=298K，可逆绝热排气温度T2=T1×(p2/p1)^((k-1)/k)=298×(8)^(0.2857)≈540K≈267℃。（2）等温效率计算：空气质量流量m_dot=20×1.293×60≈1552kg/h，空气焓升ΔH=m_dot×c_p×(40-25)=1552×1.01×15≈23500kJ/h，冷却器带走热量Q_w=15×10³×4.1868×(35-25)=628020kJ/h，压缩机实际总功耗W=ΔH+Q_w≈651520kJ/h。理论等温压缩功W_t=p1×V1×ln(p2/p1)，吸气状态体积流量V1=20×(0.101325/0.1)×(298/273)≈22.1m³/min=1326m³/h，W_t=1×10⁵×1326×ln8×10⁻³≈275700kJ/h，等温效率η_t=W_t/W×100%≈275700/651520×100%≈42%。答案：（1）可逆绝热排气温度约267℃；（2）等温效率约42%。5.某热电厂采用背压式汽轮机供热，汽轮机进汽参数3.5MPa、435℃（焓3305kJ/kg），排汽参数0.8MPa、250℃（焓2950kJ/kg），额定工况进汽量120t/h，机械效率98%，发电机效率96%，供热凝结水返回热电厂温度95℃（焓398kJ/kg），锅炉给水温度150℃（焓632kJ/kg），锅炉设计热效率91%，燃煤低位发热量21000kJ/kg。解答：（1）额定工况发电机出力计算：汽轮机理想焓降Δh=3305-2950=355kJ/kg，有效做功P=120×10³×355×0.98×0.96/3600≈11100kW≈11.1MW。（2）额定工况锅炉耗煤量