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）本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.以下关于热力循环的基本概念，错误的是（）A.热力循环是工质从某一状态开始，经历一系列状态变化后又回到初始状态的封闭过程B.正向循环是消耗热能对外做功的循环C.逆向循环是消耗机械能将热量从低温物体传向高温物体的循环D.热力循环中工质的内能变化不为零2.卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，其效率只与（）有关。A.高温热源温度和低温热源温度B.工质的性质C.循环的吸热量D.循环的放热量3.理想气体进行定容加热过程，其内能变化（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不确定4.对于朗肯循环，提高蒸汽初参数对循环效率的影响是（）A.提高初温，效率降低；提高初压，效率提高B.提高初温，效率提高；提高初压，效率降低C.提高初温，效率提高；提高初压，效率提高D.提高初温，效率降低；提高初压，效率降低5.蒸汽动力装置中，采用回热循环的目的是（）A.提高蒸汽的干度B.提高循环的热效率C.降低汽轮机出口蒸汽湿度D.增加汽轮机的功率6.以下哪种制冷循环是目前应用最广泛的蒸汽压缩式制冷循环的理论基础（）A.逆卡诺循环B.劳伦兹循环C.布雷顿循环D.奥托循环7.在蒸汽压缩式制冷循环中，制冷剂在蒸发器内的过程是（）A.等温吸热B.等压吸热C.等温放热D.等压放热8.对于燃气轮机循环，提高压比会使循环效率（）A.先增大后减小B.一直增大C.一直减小D.不变9.以下关于热泵循环的说法，正确的是（）A.热泵循环是将低温热源的热量传递给高温热源B.热泵循环的目的是获得高温热能C.热泵循环消耗的机械能与从低温热源吸收的热量之比称为热泵系数D.以上说法都正确10.热机循环的热效率总是（）A.大于1B.等于1C.小于1D.不确定第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共10分，每空1分）1.热力循环按循环效果可分为正向循环、逆向循环和________。2.卡诺循环的效率表达式为η=1-________。3.理想气体的内能是温度的单值函数，其变化量只与________有关。4.朗肯循环主要由锅炉、汽轮机、冷凝器和________组成。5.回热加热器按汽水换热方式可分为表面式和________。6.蒸汽压缩式制冷循环主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和________组成。7.燃气轮机循环包括等压加热循环、等容加热循环和________。8.热泵循环的工作系数表达式为ε=________。9.热机循环中，从高温热源吸收的热量Q1、向低温热源放出的热量Q2和对外输出的功W之间的关系为W=________。10.提高热力循环效率的途径有提高热效率、降低冷源损失和________。三、简答题（共20分，每题5分）1.简述热力循环的分类及各自的特点。2.分析卡诺循环效率高的原因。3.说明蒸汽动力装置中采用多级汽轮机的优点。4.阐述蒸汽压缩式制冷循环的工作原理。四、计算题（共20分）1.一卡诺热机工作在温度为500K和300K的两个热源之间，求该热机的效率。（5分）2.某蒸汽动力装置的朗肯循环，蒸汽初压为3MPa，初温为400℃，排汽压力为0.004MPa，求循环效率。已知蒸汽在汽轮机中的焓降为1000kJ/kg，在冷凝器中的放热量为2000kJ/kg。（15分）五、分析题（共20分）材料：某工厂采用蒸汽动力装置，其朗肯循环运行一段时间后发现效率有所下降。经过检查，发现蒸汽初温有所降低，蒸汽初压也略有下降，且汽轮机出口蒸汽湿度增加。问题：1.分析蒸汽初温降低对循环效率的影响及原因。（10分）2.分析蒸汽初压下降对循环效率的影响及原因。（5分）3.分析汽轮机出口蒸汽湿度增加对循环有何不利影响。（5分）答案：第I卷答案1.D2.A3.A4.C5.B6.A7.B8.A9.D10.C第II卷答案二、填空题答案1.混合循环2.T2/T13.温度变化4.给水泵5.混合式6.蒸发器7.混合加热循环8.Q1/(Q1-Q2)9.Q1-Q210.减少不可逆损失三、简答题答案1.热力循环按循环效果可分为正向循环、逆向循环和混合循环。正向循环是消耗热能对外做功的循环；逆向循环是消耗机械能将热量从低温物体传向高温物体的循环；混合循环是既有正向循环又有逆向循环的组合。2.卡诺循环效率高的原因在于它由两个等温过程和两个绝热过程组成，不存在任何不可逆因素。等温过程中工质与热源间无温差传热，绝热过程中无摩擦等不可逆损失，使得其理论效率只取决于高温热源和低温热源的温度差，在相同温度范围内效率最高。3.蒸汽动力装置中采用多级汽轮机的优点有：能提高汽轮机的效率，因为蒸汽在多级中逐步膨胀可更接近理想过程；能增大汽轮机的功率输出；可降低汽轮机出口蒸汽的湿度，减少对叶片的侵蚀，提高设备使用寿命。4.蒸汽压缩式制冷循环的工作原理：压缩机将低温低压的制冷剂蒸汽压缩成高温高压蒸汽，送入冷凝器；在冷凝器中制冷剂蒸汽向冷却水等冷却介质放热，凝结成高压液体；高压液体经膨胀阀节流降压，成为低温低压液体进入蒸发器；在蒸发器中低温低压液体吸收被冷却对象的热量而汽化，从而实现制冷，汽化后的制冷剂蒸汽又回到压缩机开始新的循环。四、计算题答案1.卡诺热机效率η=1-T2/T1=1-300/500=0.4。2.首先求蒸汽在锅炉中的吸热量q1：根据蒸汽初参数和排汽压力，查水蒸气图表可得相关焓值，通过汽轮机焓降及冷凝器放热量可计算出q1。然后计算循环效率η=1-q2/q1，其中q2为冷凝器放热量。经计算可得循环效率约为40%。具体计算过程需根据水蒸气图表准确取值计算。五、分析题答案1.蒸汽初温降低会使循环效率下降。因为蒸汽初温降低，在汽轮机中膨胀做功能力减弱，焓降减小，对外输出功减少。同时，进入冷凝器的蒸汽温度降低，放热量虽可能变化不大，但根据循环效率公式，有用功减少而放热量相对变化不大时，循环效率必然下降。2.蒸汽初压下降会使循环效率降低。初压下降，蒸汽在汽轮机中的膨胀比减小，焓降减小，对外做功能力减弱，导致循