2025年大学能源与动力工程（热力系统设计）试题及答案

2025年大学能源与动力工程（热力系统设计）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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)1.以下哪种热力系统在能源与动力工程中应用最为广泛？（）A.开式热力系统B.闭式热力系统C.混合式热力系统D.回热式热力系统2.提高热力系统效率的关键在于（）。A.增大热负荷B.减少冷损失C.提高热功转换效率D.增加设备数量3.热力系统中工质的状态参数不包括（）。A.温度B.压力C.比容D.热量4.以下哪种循环是理想的热力循环？（）A.朗肯循环B.卡诺循环C.布雷顿循环D.奥托循环5.热力系统设计中，热交换器的选型主要依据（）。A.热负荷和传热系数B.设备价格C.占地面积D.外观尺寸6.提高蒸汽动力循环效率的有效方法是（）。A.提高蒸汽初参数B.降低蒸汽初参数C.增加蒸汽流量D.减少蒸汽流量7.在热力系统中，用于调节工质流量的设备是（）。A.阀门B.泵C.风机D.压缩机8.以下哪种燃料在热力系统中燃烧效率较高？（）A.煤炭B.天然气C.石油D.生物质9.热力系统的经济性评价指标主要是（）。A.效率B.功率C.流量D.压力10.热力系统设计中，考虑系统的安全性应包括（）。A.防火防爆B.防漏电C.防辐射D.以上都是第II卷（非选择题，共70分）11.简答题（每题10分，共20分）答题要求：简要回答问题，条理清晰。（1）简述热力系统设计的基本原则。（2）说明提高热力系统热效率的主要途径。12.分析题（15分）答题要求：对给定的热力系统问题进行分析，阐述原理和解决方法。分析某火力发电厂热力系统中蒸汽参数对发电效率的影响，并提出改进措施。13.计算题（15分）答题要求：根据已知条件进行计算，写出详细的计算过程。已知某蒸汽动力循环中，蒸汽进入汽轮机的初参数为p1=10MPa，t1=500℃，排汽压力p2=0.005MPa，求该循环的热效率。（水蒸气热力性质表可查）14.材料分析题（15分）答题要求：阅读材料，回答问题，分析并阐述观点。材料：在某新型能源与动力工程的热力系统设计中，采用了一种新型的热交换材料，该材料具有高导热系数和良好的耐腐蚀性。通过实际运行测试，发现采用该材料后，热交换效率提高了20%，设备使用寿命延长了1倍。问题：请分析该新型热交换材料对热力系统性能的影响，并说明其应用前景。15.设计题（5分）答题要求：根据给定的条件进行热力系统的简单设计，画出系统示意图并说明主要设备。设计一个小型的太阳能热力系统用于加热水，要求画出系统示意图，并标注主要设备。答案：1.B2.C3.D4.B5.A6.A7.A8.B9.A10.D11.（1）热力系统设计的基本原则包括安全性、经济性、可靠性、灵活性等。安全性确保系统运行安全；经济性追求高的能源利用效率和低的运行成本；可靠性保证系统稳定运行；灵活性使系统能适应不同工况和需求。（2）提高热力系统热效率的主要途径有提高蒸汽初参数、采用回热循环、采用再热循环、减少散热损失、提高设备效率等。12.蒸汽初参数对发电效率影响显著。提高蒸汽初压力和初温度可提高循环热效率。初压力升高，平均吸热温度提高；初温度升高，蒸汽比焓增大，作功能力增强。改进措施包括采用先进的蒸汽发生设备提高蒸汽初参数，优化汽轮机设计提高做功效率，加强热力系统保温减少散热损失等。13.1.由蒸汽初参数p1=10MPa，t1=500℃，查水蒸气热力性质表得h1=3373.7kJ/kg，s1=6.5966kJ/(kg·K)。2.排汽压力p2=0.005MPa，查得h2s=137.75kJ/kg，s2=s1=6.5966kJ/(kg·K)。3.实际排汽焓h2通过熵焓图或计算得到，假设汽轮机效率为0.85，则h2=h1-ηt(h1-h2s)=3373.7-0.85×(3373.7-137.75)=674.7kJ/kg。4.循环吸热量q1=h1-hfw（给水焓），假设给水焓hfw=125.7kJ/kg，则q1=3373.7-125.7=3248kJ/kg。5.循环放热量q2=h2-hfw=674.7-125.7=549kJ/kg。6.循环热效率ηt=1-q2/q1=1-549/3248=0.83。14.该新型热交换材料提高了热交换效率，使热力系统能更有效地传递热量，从而提高了整个系统的能源利用效率。延长设备使用寿命降低了设备更换成本和维护工作量。其应用前景广阔，可推广至各类热力系统，尤其在对热交换效率和设备耐久性要求高的场合，如大型电站、工业余热回收系统等，能显著提升系统性能和经济效益。15.太阳能热力系统示意图：太阳能