2025年大學(xué)（熱能動(dòng)力工程）動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合測試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.以下哪種熱力循環(huán)的熱效率最高？（）A.朗肯循環(huán)B.卡諾循環(huán)C.布雷頓循環(huán)D.回?zé)嵫h(huán)2.對于蒸汽動(dòng)力裝置，提高蒸汽初參數(shù)主要受到（）的限制。A.汽輪機(jī)末級(jí)葉片濕度B.鍋爐受熱面結(jié)垢C.汽輪機(jī)效率D.蒸汽流量3.在燃?xì)廨啓C(jī)裝置中，壓氣機(jī)耗功占燃?xì)廨啓C(jī)輸出功的比例一般為（）。A.20%-30%B.30%-40%C.40%-50%D.50%-60%4.下列哪種設(shè)備不屬于動(dòng)力系統(tǒng)中的輔助設(shè)備？（）A.給水泵B.凝結(jié)水泵C.除氧器D.蒸發(fā)器5.提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)效率的關(guān)鍵在于（）。A.提高蒸汽壓力B.提高蒸汽溫度C.提高蒸汽干度D.減少冷源損失6.燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮比增大時(shí)，其熱效率（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小第II卷（非選擇題共70分）填空題（共20分）答題要求：本卷共5題，每題4分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.動(dòng)力系統(tǒng)是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為______能的裝置。2.蒸汽動(dòng)力循環(huán)主要由鍋爐、汽輪機(jī)、______和凝汽器組成。3.燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒、______和排氣。4.提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的主要途徑有提高蒸汽初參數(shù)、采用回?zé)嵫h(huán)和______。5.動(dòng)力系統(tǒng)中的工質(zhì)在不斷地進(jìn)行______、______、______和______四個(gè)基本熱力過程。簡答題（共15分）答題要求：本卷共3題，每題5分。簡要回答問題，要求語言簡潔、準(zhǔn)確。1.簡述卡諾循環(huán)的工作原理。2.說明蒸汽動(dòng)力裝置中設(shè)置凝汽器的作用。3.燃?xì)廨啓C(jī)裝置中，壓氣機(jī)的壓縮比過高會(huì)帶來哪些問題？計(jì)算題（共15分）答題要求：本卷共1題，15分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、計(jì)算步驟和答案。已知某蒸汽動(dòng)力循環(huán)，蒸汽初參數(shù)為p1=10MPa，t1=500℃，乏汽壓力p2=0.004MPa。試計(jì)算該循環(huán)的熱效率。（假設(shè)蒸汽在汽輪機(jī)中為理想絕熱膨脹，在凝汽器中為定壓放熱，在給水泵中為絕熱壓縮，在鍋爐中為定壓吸熱。已知水蒸氣的焓值：h1=3373.7kJ/kg，h2=焓值可根據(jù)乏汽壓力由水蒸氣熱力性質(zhì)表查得，h3=121.4kJ/kg，h4=129.3kJ/kg）分析題（共15分）答題要求：本卷共1題，15分。閱讀以下材料，回答問題。材料：某燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)其輸出功率不穩(wěn)定，且熱效率有所下降。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)壓氣機(jī)進(jìn)口空氣濾清器堵塞，導(dǎo)致進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣流量減少。問題：分析空氣濾清器堵塞對燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的影響，并提出解決措施。設(shè)計(jì)題（共15分）答題要求：本卷共1題，15分。設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)，要求滿足以下條件：蒸汽初參數(shù)為p1=5MPa，t1=450℃，汽輪機(jī)輸出功率為10MW，凝汽器壓力p2=0.005MPa。畫出系統(tǒng)流程圖，并說明各主要設(shè)備及其作用。答案：第I卷：1.B2.A3.C4.D5.D6.D第II卷：填空題：1.機(jī)械2.冷凝器3.膨脹4.采用再熱循環(huán)5.吸熱、膨脹、放熱、壓縮簡答題：1.卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成。在高溫?zé)嵩刺幍葴匚鼰?，工質(zhì)膨脹對外做功；在低溫?zé)嵩刺幍葴胤艧?，工質(zhì)被壓縮；兩個(gè)絕熱過程中工質(zhì)與外界無熱量交換，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。2.凝汽器的作用是將汽輪機(jī)排出的乏汽凝結(jié)成水，同時(shí)放出熱量，使蒸汽的比容急劇減小，以便于重新送回鍋爐加熱，維持系統(tǒng)循環(huán)。3.壓氣機(jī)壓縮比過高會(huì)導(dǎo)致耗功增大，使燃?xì)廨啓C(jī)裝置的輸出功率下降；還可能使空氣溫度過高，影響后續(xù)燃燒過程，導(dǎo)致熱效率降低，甚至可能損壞設(shè)備。計(jì)算題：首先根據(jù)乏汽壓力查得h2=2133.8kJ/kg。汽輪機(jī)做功：wT=h1-h2=3373.7-2133.8=1239.9kJ/kg。給水泵做功：wp=h4-h3=129.3-121.4=7.9kJ/kg。循環(huán)吸熱量：q=h1-h4=3373.7-129.3=3244.4kJ/kg。循環(huán)熱效率：η=(wT-wp)/q=(1239.9-7.9)/3244.4=37.96%。分析題：空氣濾清器堵塞使進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣流量減少，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣量不足。這會(huì)使燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率下降，因?yàn)檫M(jìn)入的空氣少，參與燃燒的氧氣量減少，燃料燃燒不充分，產(chǎn)生的燃?xì)饬繙p少，推動(dòng)渦輪做功的能力減弱。同時(shí)，由于進(jìn)氣量少，壓氣機(jī)壓縮比相對增大，耗功增加，導(dǎo)致熱效率下降。解決措施是及時(shí)清理或更換空氣濾清器，確?？諝忭槙尺M(jìn)入壓氣機(jī)。設(shè)計(jì)題：系統(tǒng)流程圖：鍋爐產(chǎn)生高溫