2025年本科熱能動(dòng)力工程（熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種過(guò)程不屬于熱能動(dòng)力工程中常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程？A.燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能B.熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D.電能直接轉(zhuǎn)化為熱能答案：D2.關(guān)于卡諾循環(huán)，下列說(shuō)法正確的是？A.由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成B.是效率最高的理想循環(huán)C.其效率只與高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)D.以上說(shuō)法都正確答案：D3.提高朗肯循環(huán)熱效率的有效方法不包括以下哪一項(xiàng)？A.提高蒸汽初參數(shù)B.降低蒸汽終參數(shù)C.采用再熱循環(huán)D.增加系統(tǒng)散熱損失答案：D4.下列哪種設(shè)備不屬于熱能動(dòng)力工程中的主要?jiǎng)恿υO(shè)備？A.汽輪機(jī)B.鍋爐C.發(fā)電機(jī)D.水泵答案：C5.對(duì)于蒸汽動(dòng)力循環(huán)，蒸汽在汽輪機(jī)中的膨脹過(guò)程可近似看作？A.等溫過(guò)程B.等壓過(guò)程C.絕熱過(guò)程D.等容過(guò)程答案：C6.內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中，哪個(gè)沖程是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程答案：C7.以下關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是？A.熱機(jī)效率總是小于1B.提高熱機(jī)效率可減少能源浪費(fèi)C.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)D.合理利用廢氣余熱可提高熱機(jī)效率答案：C8.熱能動(dòng)力工程中，工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)不包括？A.溫度B.壓力C.內(nèi)能D.熱量答案：D9.燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)中，壓縮空氣在燃燒室中與燃料混合燃燒后，氣體的哪些參數(shù)會(huì)發(fā)生變化？A.溫度升高，壓力升高B.溫度升高，壓力降低C.溫度降低，壓力升高D.溫度降低，壓力降低答案：A10.在熱能動(dòng)力系統(tǒng)中，為了減少不可逆損失，應(yīng)盡量使過(guò)程接近？A.可逆過(guò)程B.等熵過(guò)程C.絕熱過(guò)程D.等溫過(guò)程答案：A第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共15分）答題要求：本大題共5小題，每空3分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在題中的橫線(xiàn)上。1.熱能動(dòng)力工程研究的主要內(nèi)容包括能源的________、________和________。答案：開(kāi)發(fā)；轉(zhuǎn)換；利用2.蒸汽動(dòng)力循環(huán)的基本組成設(shè)備有________、________、________和冷凝器。答案：鍋爐；汽輪機(jī)；水泵3.卡諾循環(huán)的效率表達(dá)式為η=1-________。答案：T2/T1（T2為低溫?zé)嵩礈囟?，T1為高溫?zé)嵩礈囟龋?.內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、________和排氣四個(gè)沖程。答案：做功5.提高朗肯循環(huán)效率的途徑有提高蒸汽初參數(shù)、降低蒸汽終參數(shù)、采用________和________。答案：再熱循環(huán)；回?zé)嵫h(huán)三、簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題，每題10分。1.簡(jiǎn)述熱能動(dòng)力工程中能量轉(zhuǎn)換的基本原理。答案：熱能動(dòng)力工程中能量轉(zhuǎn)換的基本原理是基于熱力學(xué)第一定律和第二定律。首先，燃料燃燒釋放化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，通過(guò)工質(zhì)吸收熱能，工質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化。然后，利用工質(zhì)的狀態(tài)變化，如膨脹等過(guò)程，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終機(jī)械能可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能等其他形式的能量。在整個(gè)過(guò)程中，遵循能量守恒定律，同時(shí)盡量減少不可逆損失以提高能量轉(zhuǎn)換效率。2.說(shuō)明提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的幾種主要方法及其原理。答案：提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的主要方法及原理如下：一是提高蒸汽初參數(shù)，即提高蒸汽的壓力和溫度，這樣可使蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功能力增強(qiáng)，輸出更多機(jī)械能，從而提高熱效率。二是降低蒸汽終參數(shù)，使乏汽壓力降低，能增加蒸汽在汽輪機(jī)中的做功焓降，提高熱效率。三是采用再熱循環(huán)，將汽輪機(jī)高壓缸排出的蒸汽再次加熱升溫后進(jìn)入中、低壓缸繼續(xù)做功，可減少汽輪機(jī)排汽濕度，提高循環(huán)熱效率。四是采用回?zé)嵫h(huán)，利用汽輪機(jī)做功后的部分蒸汽熱量來(lái)加熱給水，提高給水溫度，減少了工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量，從而提高熱效率。四、分析論述題（共15分）答題要求：根據(jù)所給材料，分析并論述相關(guān)問(wèn)題。材料：在某火力發(fā)電廠的蒸汽動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)中，采用了一定參數(shù)的蒸汽，通過(guò)汽輪機(jī)膨脹做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。但在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)熱效率較低。問(wèn)題：請(qǐng)分析可能導(dǎo)致該火力發(fā)電廠蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率較低的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。答案：可能導(dǎo)致熱效率較低的原因有：蒸汽初參數(shù)較低，使得蒸汽在汽輪機(jī)中做功能力有限；蒸汽終參數(shù)較高，如乏汽壓力較高，導(dǎo)致蒸汽做功焓降減小；可能未采用再熱循環(huán)或回?zé)嵫h(huán)等先進(jìn)循環(huán)方式。改進(jìn)措施：可提高蒸汽的初壓力和溫度，增強(qiáng)蒸汽做功能力；降低蒸汽終參數(shù)，如優(yōu)化冷凝器運(yùn)行，降低乏汽壓力；考慮采用再熱循環(huán)，將高壓缸排汽再熱后進(jìn)入中低壓缸繼續(xù)做功；采用回?zé)嵫h(huán)，利用蒸汽熱量加熱給水，提高給水溫度，減少鍋爐吸熱量，從而提高整個(gè)蒸汽動(dòng)力循環(huán)的熱效率。五、計(jì)算題（共20分）答題要求：解答下列問(wèn)題，要求寫(xiě)出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程和答案。某蒸汽動(dòng)力循環(huán)，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)的壓力為3MPa，溫度為400℃，乏汽壓力為0.004MPa。已知蒸汽在汽輪機(jī)中的焓降為1000kJ/kg，水泵消耗的功為10kJ/kg。求該循環(huán)的熱效率。（已知相關(guān)蒸汽焓值可查蒸汽熱力性質(zhì)表）答案：首先求鍋爐中工質(zhì)吸收的熱量q1，根據(jù)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的參數(shù)查蒸汽熱力性質(zhì)表可得h1，乏汽壓力對(duì)應(yīng)的焓值為h2。q1=h1-h2+wp（wp為水泵消耗的功）。h1可查得，h2根據(jù)乏汽壓力查得，已知wp=10kJ/kg。汽輪機(jī)輸出的功w=h1-h2。循環(huán)熱效率η=w/q1。具體計(jì)算：查得h1=3231.7kJ/