2025年考研能源與動力工程專業(yè)基礎(chǔ)練習(xí)卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題備選項中，只有一項是最符合題意的。）1.下列關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程pV=mRT的敘述，正確的是（）。A.氣體常數(shù)R是隨氣體種類和狀態(tài)而變的B.溫度T只能取絕對溫標(biāo)數(shù)值C.該方程僅適用于定溫過程D.氣體質(zhì)量m必須為1kg2.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是（）。A.熱量可以自動地從低溫物體傳到高溫物體B.不可能從單一熱源吸熱并完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響C.可逆循環(huán)的熱效率等于其逆循環(huán)的制冷系數(shù)D.孤立系統(tǒng)的熵不可能減少3.在穩(wěn)定流動過程中，若流體流經(jīng)某一絕熱截面時，其焓值增加，根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程，該截面處的（）。A.動能必然增加B.勢能必然增加C.質(zhì)量流量必然減小D.流速必然減小4.以下關(guān)于絕熱過程的說法，正確的是（）。A.定熵過程一定是絕熱的B.絕熱過程一定是定容過程C.絕熱過程系統(tǒng)的熵必然不變D.絕熱過程系統(tǒng)與外界無熱量交換5.在相同的管徑和流體條件下，下列哪種流動狀態(tài)更容易發(fā)生層流？（）A.流速大B.流體粘度大C.管道長度短D.重力影響顯著6.傳熱的基本方式不包括（）。A.導(dǎo)熱B.對流C.輻射D.擴散7.通過同一固體壁面的導(dǎo)熱熱流密度，在穩(wěn)態(tài)條件下與熱流方向的關(guān)系是（）。A.與熱流方向無關(guān)B.熱流總是從高溫側(cè)流向低溫側(cè)C.熱流密度與溫度梯度成正比D.熱流密度與材料厚度成正比8.兩個溫度不同的物體相互接觸，最終達到熱平衡狀態(tài)，這個過程的熵變情況是（）。A.兩個物體熵都增加B.兩個物體熵都減少C.系統(tǒng)總熵增加D.系統(tǒng)總熵減少9.在相同的溫度差下，下列哪種換熱面的輻射傳熱能力最強？（）A.表面粗糙、顏色暗黑B.表面光滑、顏色明亮C.表面粗糙、顏色明亮D.表面光滑、顏色暗黑10.提高火力發(fā)電廠循環(huán)效率的有效途徑之一是（）。A.提高乏汽背壓B.降低鍋爐給水溫度C.提高蒸汽初溫、初壓D.增大循環(huán)水量二、填空題（每小題2分，共20分。）1.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式為________，它表明能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體傳遞給另一個物體，在轉(zhuǎn)化或傳遞的過程中，能量的總量保持不變。2.工質(zhì)經(jīng)歷一個狀態(tài)變化過程，如果過程進行得無限緩慢，且每一瞬間都處于平衡狀態(tài)，則此過程稱為________過程。3.在穩(wěn)定流動絕熱系統(tǒng)中，若忽略動能和勢能變化，根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程，焓的減少量等于對外界做的________。4.流體在圓管內(nèi)做層流流動時，管中心處流體的速度為________，管壁處流體的速度為________。5.對流換熱的熱傳遞過程同時伴隨著流體的________和流體的________兩種基本傳熱方式。6.描述物質(zhì)傳遞能力的物理量是________，其值越大，物質(zhì)傳遞越快。7.熵是一個________的狀態(tài)參數(shù)，其變化量只取決于初、終狀態(tài)，而與過程是否可逆無關(guān)。8.黑體的發(fā)射能力在所有溫度下都________（大于/等于/小于）任何其他實際表面的發(fā)射能力。9.熱力循環(huán)是指工質(zhì)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過程，最終回到________狀態(tài)的過程。10.評價工質(zhì)作為制冷劑或制熱劑性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)是________和________。三、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述熱力學(xué)第一定律和第二定律各自的表達含義及其重要性。2.什么是濕空氣？濕空氣中包含哪些主要的組成部分？絕對濕度、相對濕度和含濕量分別描述濕空氣的什么狀態(tài)？3.簡述層流與湍流的主要區(qū)別，并說明影響流體流動形態(tài)的主要因素。4.簡述導(dǎo)熱、對流和輻射三種基本傳熱方式的傳熱機理及其主要區(qū)別。四、計算題（共40分。）1.（10分）某理想氣體進行可逆絕熱壓縮過程，初態(tài)參數(shù)為p1=0.1MPa，T1=300K，壓縮比為3。求壓縮終態(tài)的比容v2、溫度T2和壓力p2。已知該氣體的比熱比k=1.4，氣體常數(shù)R=0.287kJ/(kg·K)。2.（10分）一個面積為0.5m2的墻壁，厚度為0.2m，內(nèi)表面溫度為80°C，外表面溫度為20°C。已知墻體內(nèi)材料的熱導(dǎo)率為1.5W/(m·K)。求通過該墻壁的導(dǎo)熱熱流密度q及單位時間內(nèi)的總導(dǎo)熱量Q。假設(shè)傳熱過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。3.（10分）某蒸汽動力循環(huán)，蒸汽在鍋爐中定壓加熱從300°C、1MPa變?yōu)?00°C、1MPa，然后在汽輪機中絕熱膨脹做功，出口壓力為0.01MPa。假設(shè)過程可逆，忽略動能和勢能變化。求：（1）蒸汽在鍋爐中吸收的熱量q_in；（2）蒸汽在汽輪機中做出的功w_turbine。蒸汽的比熱容可近似取為定值，c_p=6.0kJ/(kg·K)，絕熱指數(shù)k=1.3。4.（10分）有一流過冷凝器的冷卻水，進水溫度為15°C，出水溫度為35°C。冷卻水流量為0.5kg/s。假設(shè)冷凝器中冷卻水與冷凝蒸汽之間的換熱過程是穩(wěn)定的，且忽略動能和勢能變化。求：（1）冷卻水在冷凝器中吸收的熱量q_water；（2）如果冷凝蒸汽放熱量為100kW，求蒸汽放熱導(dǎo)致其焓減少的值（|Δh_steam|）。假設(shè)水的比熱容為4.18kJ/(kg·K)。五、論述題（10分。）試論述提高蒸汽動力循環(huán)（如朗肯循環(huán)）熱效率的途徑，并分析這些途徑在工程應(yīng)用中可能面臨的挑戰(zhàn)或限制。試卷答案一、單項選擇題1.B2.B3.A4.D5.B6.D7.C8.C9.A10.C二、填空題1.ΔU=Q-W或Δ(E_kin)+Δ(E_pot)+Δ(U_int)=Q-W2.可逆3.功4.最大值；零5.傳遞；混合6.擴散系數(shù)7.狀態(tài)8.大于9.初10.焓；熵三、簡答題1.熱力學(xué)第一定律表述能量守恒，即能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。其重要性在于它是熱力學(xué)和工程學(xué)的基石，用于分析能量轉(zhuǎn)換過程。熱力學(xué)第二定律表述熱量不能自動從低溫物體傳到高溫物體，任何熱力循環(huán)不可能將熱量完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響。其重要性在于規(guī)定了自然界中過程進行的方向和限度，并解釋了不可逆性。2.濕空氣是指含有水蒸氣的空氣。主要組成部分是干空氣和水蒸氣。絕對濕度指單位體積濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量，描述濕空氣中所含水蒸氣的絕對量。相對濕度指濕空氣中水蒸氣的實際分壓與同溫度下飽和蒸汽壓的比值，描述濕空氣接近飽和的程度。含濕量指單位質(zhì)量干空氣所含水蒸氣的質(zhì)量，描述濕空氣中水蒸氣的含量。3.層流是指流體分層流動，各層之間只有平行于層面的剪切力，流體質(zhì)點運動軌跡平穩(wěn)。湍流是指流體內(nèi)部出現(xiàn)隨機脈動和旋渦，流體質(zhì)點運動軌跡混亂。主要區(qū)別在于流體質(zhì)點的運動狀態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。影響流動形態(tài)的主要因素包括流體流速、管道直徑、流體粘度、管道長度和流體的物理性質(zhì)。4.導(dǎo)熱是指熱量通過物質(zhì)內(nèi)部，由于分子、原子或自由電子等微觀粒子的振動、移動或遷移而從高溫部分傳向低溫部分的過程，無需宏觀物質(zhì)遷移。對流是指熱量通過流體宏觀流動，將熱量從一處輸送到另一處的過程，必須存在流體運動。輻射是指熱量以電磁波的形式向外傳遞的過程，不需要任何介質(zhì)。主要區(qū)別在于傳熱機理和是否需要介質(zhì)。四、計算題1.解：k=1.4,R=0.287kJ/(kg·K),T1=300K,p1=0.1MPa=0.1×10^6Pa,k=(k-1)/k=0.2857T2=T1*(p2/p1)^((k-1)/k)=300*(3)^0.2857=300*1.316=394.8Kv2=v1=R*T1/p1=0.287*300/(0.1*10^6)=0.861m^3/kgp2=p1*(T2/T1)^k=0.1*10^6*(394.8/300)^1.4=0.1*10^6*1.316^1.4=0.1*10^6*1.753=0.1753MPa=175.3kPa2.解：q=Q/A=(t1-t2)/δλ=(80-20)/0.2=300W/m2Q=q*A=300*0.5=150W3.解：(1)q_in=c_p*(T2-T1)=6.0*(500-300)/1.0=1800kJ/kg(2)w_turbine=q_in=1800kJ/kg(假設(shè)忽略泵功和循環(huán)其他損失)4.解：(1)q_water=m*c_p*(t_out-t_in)=0.5*4.18*(35-15)=42.84kW(2)|Δh_steam|=q_water=42.84kJ/s=