2025年大学（热能动力工程）动力系统设计综合测试题及答案

2025年大学（热能动力工程）动力系统设计综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.以下哪种热力循环的热效率最高？（）A.朗肯循环B.卡诺循环C.布雷顿循环D.回热循环2.对于蒸汽动力装置，提高蒸汽初参数主要受到（）的限制。A.汽轮机末级叶片湿度B.锅炉受热面结垢C.汽轮机效率D.蒸汽流量3.在燃气轮机装置中，压气机耗功占燃气轮机输出功的比例一般为（）。A.20%-30%B.30%-40%C.40%-50%D.50%-60%4.下列哪种设备不属于动力系统中的辅助设备？（）A.给水泵B.凝结水泵C.除氧器D.蒸发器5.提高蒸汽动力循环效率的关键在于（）。A.提高蒸汽压力B.提高蒸汽温度C.提高蒸汽干度D.减少冷源损失6.燃气轮机的压缩比增大时，其热效率（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小第II卷（非选择题共70分）填空题（共20分）答题要求：本卷共5题，每题4分。请将答案填写在题中的横线上。1.动力系统是将燃料的化学能转化为______能的装置。2.蒸汽动力循环主要由锅炉、汽轮机、______和凝汽器组成。3.燃气轮机的工作过程包括进气、压缩、燃烧、______和排气。4.提高蒸汽动力循环热效率的主要途径有提高蒸汽初参数、采用回热循环和______。5.动力系统中的工质在不断地进行______、______、______和______四个基本热力过程。简答题（共15分）答题要求：本卷共3题，每题5分。简要回答问题，要求语言简洁、准确。1.简述卡诺循环的工作原理。2.说明蒸汽动力装置中设置凝汽器的作用。3.燃气轮机装置中，压气机的压缩比过高会带来哪些问题？计算题（共15分）答题要求：本卷共1题，15分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案。已知某蒸汽动力循环，蒸汽初参数为p1=10MPa，t1=500℃，乏汽压力p2=0.004MPa。试计算该循环的热效率。（假设蒸汽在汽轮机中为理想绝热膨胀，在凝汽器中为定压放热，在给水泵中为绝热压缩，在锅炉中为定压吸热。已知水蒸气的焓值：h1=3373.7kJ/kg，h2=焓值可根据乏汽压力由水蒸气热力性质表查得，h3=121.4kJ/kg，h4=129.3kJ/kg）分析题（共15分）答题要求：本卷共1题，15分。阅读以下材料，回答问题。材料：某燃气轮机动力系统，在运行过程中发现其输出功率不稳定，且热效率有所下降。经检查，发现压气机进口空气滤清器堵塞，导致进入压气机的空气流量减少。问题：分析空气滤清器堵塞对燃气轮机动力系统的影响，并提出解决措施。设计题（共15分）答题要求：本卷共1题，15分。设计一个简单的蒸汽动力系统，要求满足以下条件：蒸汽初参数为p1=5MPa，t1=450℃，汽轮机输出功率为10MW，凝汽器压力p2=0.005MPa。画出系统流程图，并说明各主要设备及其作用。答案：第I卷：1.B2.A3.C4.D5.D6.D第II卷：填空题：1.机械2.冷凝器3.膨胀4.采用再热循环5.吸热、膨胀、放热、压缩简答题：1.卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。在高温热源处等温吸热，工质膨胀对外做功；在低温热源处等温放热，工质被压缩；两个绝热过程中工质与外界无热量交换，实现能量转换。2.凝汽器的作用是将汽轮机排出的乏汽凝结成水，同时放出热量，使蒸汽的比容急剧减小，以便于重新送回锅炉加热，维持系统循环。3.压气机压缩比过高会导致耗功增大，使燃气轮机装置的输出功率下降；还可能使空气温度过高，影响后续燃烧过程，导致热效率降低，甚至可能损坏设备。计算题：首先根据乏汽压力查得h2=2133.8kJ/kg。汽轮机做功：wT=h1-h2=3373.7-2133.8=1239.9kJ/kg。给水泵做功：wp=h4-h3=129.3-121.4=7.9kJ/kg。循环吸热量：q=h1-h4=3373.7-129.3=3244.4kJ/kg。循环热效率：η=(wT-wp)/q=(1239.9-7.9)/3244.4=37.96%。分析题：空气滤清器堵塞使进入压气机的空气流量减少，导致燃气轮机进气量不足。这会使燃气轮机输出功率下降，因为进入的空气少，参与燃烧的氧气量减少，燃料燃烧不充分，产生的燃气量减少，推动涡轮做功的能力减弱。同时，由于进气量少，压气机压缩比相对增大，耗功增加，导致热效率下降。解决措施是及时清理或更换空气滤清器，确保空气顺畅进入压气机。设计题：系统流程图：锅炉产生高温