2025年大学能源与动力工程（热力循环原理）试题及答案

2025年大学能源与动力工程（热力循环原理）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题后的括号内。1.以下关于热力循环的说法，正确的是（）A.热力循环是工质从某一状态出发，经历一系列状态变化后又回到初始状态的封闭过程B.热力循环的净功等于循环中吸热量减去放热量C.正向循环是消耗功来实现热量从低温物体向高温物体传递的循环D.逆向循环是把机械能转化为热能的循环2.在理想气体的定压加热过程中，气体的内能增加量（）A.等于吸收的热量B.大于吸收的热量C.小于吸收的热量D.与吸收的热量无关3.卡诺循环的效率只与（）有关A.高温热源和低温热源的温度B.工质的性质C.循环的吸热量D.循环的放热量4.朗肯循环中，蒸汽在汽轮机中膨胀作功是（）A.等温过程B.等压过程C.等容过程D.绝热过程5.提高朗肯循环热效率的有效方法是（）A.提高蒸汽初温B.提高蒸汽初压C.降低乏汽压力D.以上都是6.回热循环的主要目的是（）A.提高循环的热效率B.降低汽轮机排汽湿度C.减少工质的流量D.提高汽轮机的功率第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题4分，共20分）答题要求：请在每题的横线上填上正确答案。1.热力循环按其作用可分为______和______。2.理想气体的内能是温度的单值函数，其表达式为______。3.卡诺循环由两个______过程和两个______过程组成。4.朗肯循环的基本设备包括______、______、______和______。5.回热加热器按汽水换热方式可分为______和______。三、简答题（每题10分，共30分）答题要求：简要回答问题，答案应简洁明了，要点突出。1.简述热力循环的意义。2.说明卡诺定理的内容。3.分析提高朗肯循环热效率的途径。四、计算题（共10分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。已知某朗肯循环，蒸汽初压为3MPa，初温为400℃，乏汽压力为0.004MPa。试求：1.循环的热效率；2.汽轮机出口蒸汽的干度。五、论述题（共10分）答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行深入分析和阐述，观点明确，论据充分。材料：随着能源问题的日益突出，提高能源利用效率成为了研究的重点。热力循环原理在能源动力领域有着广泛的应用。论述：如何通过优化热力循环来提高能源利用效率。答案：一、选择题1.A2.C3.A4.D5.D6.A二、填空题1.动力循环；制冷循环2.U=mcV(T-T0)（其中m为质量，cV为定容比热容，T为温度，T0为初始温度）3.等温；绝热4.锅炉；汽轮机；凝汽器；给水泵5.表面式；混合式三、简答题1.热力循环的意义在于实现热能与机械能之间的转换，将热能持续地转化为机械能对外做功，满足生产生活中的动力需求，同时提高能源的利用效率，减少能源浪费。2.卡诺定理内容为：在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与工质的性质无关；在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆循环，其热效率都小于可逆循环的热效率。3.提高朗肯循环热效率的途径有：提高蒸汽初温，可使循环吸热量增加幅度小于焓降增加幅度，提高热效率；提高蒸汽初压，能增大循环平均吸热温度，提高热效率；降低乏汽压力，可增大循环平均放热温度与平均吸热温度之差，提高热效率。四、计算题1.首先根据蒸汽初压和初温查蒸汽表得h1=3231.7kJ/kg，s1=6.9234kJ/(kg·K)。乏汽压力下，s2=s1，查饱和蒸汽表得h2'=121.4kJ/kg，h2''=2554.4kJ/kg，s2'=0.4224kJ/(kg·K)，s2''=8.0514kJ/(kg·K)。通过(s2-s2')/(s2''-s2')计算得干度x2，进而得h2=h2'+x2(h2''-h2')。q1=h1-hf（hf为给水焓，此处近似取h2'），q2=h2-hf，热效率η=1-q2/q1。计算可得热效率。2.按照上述计算过程中求干度x2的方法，通过(s2-s2')/(s2''-s2')计算汽轮机出口蒸汽的干度。五、论述题优化热力循环提高能源利用效率可从多方面入手。一方面，提高蒸汽初参数，如提高蒸汽初温、初压，能提升循环平均吸热温度，使循环更接近卡诺循环，从而提高热效率。另一方面，降低乏汽压力，减小循环平均放热温度，增大吸放热温差，提