2025年大學(xué)能源與動力工程（熱力系統(tǒng)設(shè)計）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分)1.以下哪種熱力系統(tǒng)在能源與動力工程中應(yīng)用最為廣泛？（）A.開式熱力系統(tǒng)B.閉式熱力系統(tǒng)C.混合式熱力系統(tǒng)D.回?zé)崾綗崃ο到y(tǒng)2.提高熱力系統(tǒng)效率的關(guān)鍵在于（）。A.增大熱負荷B.減少冷損失C.提高熱功轉(zhuǎn)換效率D.增加設(shè)備數(shù)量3.熱力系統(tǒng)中工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)不包括（）。A.溫度B.壓力C.比容D.熱量4.以下哪種循環(huán)是理想的熱力循環(huán)？（）A.朗肯循環(huán)B.卡諾循環(huán)C.布雷頓循環(huán)D.奧托循環(huán)5.熱力系統(tǒng)設(shè)計中，熱交換器的選型主要依據(jù)（）。A.熱負荷和傳熱系數(shù)B.設(shè)備價格C.占地面積D.外觀尺寸6.提高蒸汽動力循環(huán)效率的有效方法是（）。A.提高蒸汽初參數(shù)B.降低蒸汽初參數(shù)C.增加蒸汽流量D.減少蒸汽流量7.在熱力系統(tǒng)中，用于調(diào)節(jié)工質(zhì)流量的設(shè)備是（）。A.閥門B.泵C.風(fēng)機D.壓縮機8.以下哪種燃料在熱力系統(tǒng)中燃燒效率較高？（）A.煤炭B.天然氣C.石油D.生物質(zhì)9.熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟性評價指標(biāo)主要是（）。A.效率B.功率C.流量D.壓力10.熱力系統(tǒng)設(shè)計中，考慮系統(tǒng)的安全性應(yīng)包括（）。A.防火防爆B.防漏電C.防輻射D.以上都是第II卷（非選擇題，共70分）11.簡答題（每題10分，共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰。（1）簡述熱力系統(tǒng)設(shè)計的基本原則。（2）說明提高熱力系統(tǒng)熱效率的主要途徑。12.分析題（15分）答題要求：對給定的熱力系統(tǒng)問題進行分析，闡述原理和解決方法。分析某火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中蒸汽參數(shù)對發(fā)電效率的影響，并提出改進措施。13.計算題（15分）答題要求：根據(jù)已知條件進行計算，寫出詳細的計算過程。已知某蒸汽動力循環(huán)中，蒸汽進入汽輪機的初參數(shù)為p1=10MPa，t1=500℃，排汽壓力p2=0.005MPa，求該循環(huán)的熱效率。（水蒸氣熱力性質(zhì)表可查）14.材料分析題（15分）答題要求：閱讀材料，回答問題，分析并闡述觀點。材料：在某新型能源與動力工程的熱力系統(tǒng)設(shè)計中，采用了一種新型的熱交換材料，該材料具有高導(dǎo)熱系數(shù)和良好的耐腐蝕性。通過實際運行測試，發(fā)現(xiàn)采用該材料后，熱交換效率提高了20%，設(shè)備使用壽命延長了1倍。問題：請分析該新型熱交換材料對熱力系統(tǒng)性能的影響，并說明其應(yīng)用前景。15.設(shè)計題（5分）答題要求：根據(jù)給定的條件進行熱力系統(tǒng)的簡單設(shè)計，畫出系統(tǒng)示意圖并說明主要設(shè)備。設(shè)計一個小型的太陽能熱力系統(tǒng)用于加熱水，要求畫出系統(tǒng)示意圖，并標(biāo)注主要設(shè)備。答案：1.B2.C3.D4.B5.A6.A7.A8.B9.A10.D11.（1）熱力系統(tǒng)設(shè)計的基本原則包括安全性、經(jīng)濟性、可靠性、靈活性等。安全性確保系統(tǒng)運行安全；經(jīng)濟性追求高的能源利用效率和低的運行成本；可靠性保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行；靈活性使系統(tǒng)能適應(yīng)不同工況和需求。（2）提高熱力系統(tǒng)熱效率的主要途徑有提高蒸汽初參數(shù)、采用回?zé)嵫h(huán)、采用再熱循環(huán)、減少散熱損失、提高設(shè)備效率等。12.蒸汽初參數(shù)對發(fā)電效率影響顯著。提高蒸汽初壓力和初溫度可提高循環(huán)熱效率。初壓力升高，平均吸熱溫度提高；初溫度升高，蒸汽比焓增大，作功能力增強。改進措施包括采用先進的蒸汽發(fā)生設(shè)備提高蒸汽初參數(shù)，優(yōu)化汽輪機設(shè)計提高做功效率，加強熱力系統(tǒng)保溫減少散熱損失等。13.1.由蒸汽初參數(shù)p1=10MPa，t1=500℃，查水蒸氣熱力性質(zhì)表得h1=3373.7kJ/kg，s1=6.5966kJ/(kg·K)。2.排汽壓力p2=0.005MPa，查得h2s=137.75kJ/kg，s2=s1=6.5966kJ/(kg·K)。3.實際排汽焓h2通過熵焓圖或計算得到，假設(shè)汽輪機效率為0.85，則h2=h1-ηt(h1-h2s)=3373.7-0.85×(3373.7-137.75)=674.7kJ/kg。4.循環(huán)吸熱量q1=h1-hfw（給水焓），假設(shè)給水焓hfw=125.7kJ/kg，則q1=3373.7-125.7=3248kJ/kg。5.循環(huán)放熱量q2=h2-hfw=674.7-125.7=549kJ/kg。6.循環(huán)熱效率ηt=1-q2/q1=1-549/3248=0.83。14.該新型熱交換材料提高了熱交換效率，使熱力系統(tǒng)能更有效地傳遞熱量，從而提高了整個系統(tǒng)的能源利用效率。延長設(shè)備使用壽命降低了設(shè)備更換成本和維護工作量。其應(yīng)用前景廣闊，可推廣至各類熱力系統(tǒng)，尤其在對熱交換效率和設(shè)備耐久性要求高的場合，如大型電站、工業(yè)余熱回收系統(tǒng)等，能顯著提升系統(tǒng)性能和經(jīng)濟效益。15.太陽能熱力系統(tǒng)示意圖：太陽能