2025年大學(xué)第三學(xué)年（熱能與動力工程）熱能轉(zhuǎn)換測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，將正確答案填在括號內(nèi)）1.熱能轉(zhuǎn)換過程中，以下哪種現(xiàn)象體現(xiàn)了能量守恒定律？（）A.熱量自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體B.熱機效率能達到100%C.高溫熱源放出的熱量等于低溫熱源吸收的熱量與對外做功之和D.能量可以憑空產(chǎn)生或消失2.對于理想氣體的絕熱膨脹過程，下列說法正確的是（）A.氣體內(nèi)能增加B.氣體溫度升高C.氣體對外做功，內(nèi)能減少D.氣體吸收熱量3.卡諾循環(huán)的效率只與以下哪個因素有關(guān)？（）A.高溫熱源溫度B.低溫熱源溫度C.循環(huán)過程中吸收和放出的熱量D.高溫熱源溫度和低溫熱源溫度4.以下哪種設(shè)備不是基于熱能轉(zhuǎn)換原理工作的？（）A.蒸汽機B.電動機C.內(nèi)燃機D.燃氣輪機5.在熱傳導(dǎo)過程中，傅里葉定律描述了（）A.熱流與溫度梯度的關(guān)系B.熱量與比熱容的關(guān)系C.內(nèi)能與溫度的關(guān)系D.熱流與時間的關(guān)系6.對于蒸汽動力循環(huán)，提高其效率的關(guān)鍵在于（）A.提高蒸汽壓力B.提高蒸汽溫度C.增大冷凝器面積D.提高蒸汽初參數(shù)并降低排汽壓力7.熱輻射的本質(zhì)是（）A.電磁波傳播B.分子振動傳遞熱量C.流體流動傳遞熱量D.電子移動傳遞熱量8.以下哪種物質(zhì)的比熱容隨溫度變化較大？（）A.水B.空氣C.金屬D.陶瓷9.熱泵是一種將熱能從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的裝置，其工作原理基于（）A.熱力學(xué)第一定律B.熱力學(xué)第二定律C.能量守恒定律D.以上都有10.在熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，減少散熱損失的有效措施是（）A.增加系統(tǒng)表面積B.提高系統(tǒng)溫度C.采用保溫材料D.加快流體流速第II卷1.（10分）簡述熱力學(xué)第二定律的兩種表述及其意義。2.（15分）畫出簡單蒸汽動力循環(huán)的示意圖，并說明各過程中工質(zhì)的狀態(tài)變化及能量轉(zhuǎn)換情況。3.（15分）分析影響熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射的主要因素，并舉例說明在實際工程中如何利用這些因素來控制熱量傳遞。4.材料：某熱電站采用蒸汽動力循環(huán)發(fā)電，蒸汽初參數(shù)為壓力10MPa，溫度500℃，排汽壓力0.005MPa。已知該循環(huán)的熱效率為40%，汽輪機進口蒸汽焓值為3479kJ/kg，排汽焓值為2138kJ/kg。（1）（15分）計算鍋爐每產(chǎn)生1kg蒸汽所吸收的熱量。（2）（15分）若該電站每小時發(fā)電10000kW，求每小時需要的蒸汽量。5.材料：某工業(yè)爐采用天然氣作為燃料，天然氣的熱值為35MJ/m3。爐內(nèi)溫度為1200℃，周圍環(huán)境溫度為25℃。爐壁采用耐火材料保溫，厚度為0.2m，導(dǎo)熱系數(shù)為0.5W/(m·K)。爐壁面積為100m2。（1）（10分）計算爐壁的散熱損失。（2）（10分）提出兩種減少爐壁散熱損失的改進措施，并說明原理。答案：1.C2.C3.D4.B5.A6.D7.A8.B9.D10.C1.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。意義在于揭示了熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性，是與熱現(xiàn)象有關(guān)的一切實際過程進行方向的判據(jù)。2.簡單蒸汽動力循環(huán)示意圖：鍋爐（水加熱成蒸汽）、汽輪機（蒸汽膨脹做功）、冷凝器（蒸汽冷凝成水）、給水泵（水升壓送回鍋爐）。鍋爐中工質(zhì)從液態(tài)水吸熱汽化，內(nèi)能增加，焓值增大；汽輪機中蒸汽膨脹，對外做功，內(nèi)能減少，焓值降低；冷凝器中蒸汽放熱凝結(jié)成水，內(nèi)能減少；給水泵中消耗功將水升壓。3.影響熱傳導(dǎo)的主要因素有材料的導(dǎo)熱系數(shù)、溫度梯度；熱對流主要受流體的流動狀態(tài)、溫差、物體形狀等影響；熱輻射與物體的溫度、表面發(fā)射率等有關(guān)。在實際工程中，可通過選用導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料控制熱傳導(dǎo)；利用強制對流提高換熱效率；通過表面處理改變發(fā)射率控制熱輻射。4.（1）根據(jù)熱效率公式η=(q1-q2)/q1，q2為汽輪機排汽放出的熱量，q2=h2-h1（h1為汽輪機進口蒸汽焓值，h2為排汽焓值），已知η=40%，h1=3479kJ/kg，h2=2138kJ/kg，可算出q1=3352.5kJ/kg。（2）每小時發(fā)電10000kW，1kW=3600kJ/h，每小時發(fā)電量為36000000kJ。每千克蒸汽做功w=h1-h2=1341kJ/kg，所以每小時需要蒸汽量m=36000000/1341=26845.79kg。5.（1）根據(jù)傅里葉定律Q=λAΔT/δ，λ=0.5W/(m·K)，A=100m2，ΔT=1200-25=