2025年本科热能动力工程（热能转换技术）试题及答案

2025年本科热能动力工程（热能转换技术）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：本大题共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.以下哪种过程不属于热能动力工程中常见的能量转换过程？A.燃料化学能转化为热能B.热能转化为机械能C.机械能转化为电能D.电能直接转化为热能答案：D2.关于卡诺循环，下列说法正确的是？A.由两个等温过程和两个绝热过程组成B.是效率最高的理想循环C.其效率只与高温热源和低温热源的温度有关D.以上说法都正确答案：D3.提高朗肯循环热效率的有效方法不包括以下哪一项？A.提高蒸汽初参数B.降低蒸汽终参数C.采用再热循环D.增加系统散热损失答案：D4.下列哪种设备不属于热能动力工程中的主要动力设备？A.汽轮机B.锅炉C.发电机D.水泵答案：C5.对于蒸汽动力循环，蒸汽在汽轮机中的膨胀过程可近似看作？A.等温过程B.等压过程C.绝热过程D.等容过程答案：C6.内燃机工作过程中，哪个冲程是将热能转化为机械能？A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程答案：C7.以下关于热机效率的说法，错误的是？A.热机效率总是小于1B.提高热机效率可减少能源浪费C.热机效率与工作物质无关D.合理利用废气余热可提高热机效率答案：C8.热能动力工程中，工质的状态参数不包括？A.温度B.压力C.内能D.热量答案：D9.燃气轮机循环中，压缩空气在燃烧室中与燃料混合燃烧后，气体的哪些参数会发生变化？A.温度升高，压力升高B.温度升高，压力降低C.温度降低，压力升高D.温度降低，压力降低答案：A10.在热能动力系统中，为了减少不可逆损失，应尽量使过程接近？A.可逆过程B.等熵过程C.绝热过程D.等温过程答案：A第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每空3分。请将答案填写在题中的横线上。1.热能动力工程研究的主要内容包括能源的________、________和________。答案：开发；转换；利用2.蒸汽动力循环的基本组成设备有________、________、________和冷凝器。答案：锅炉；汽轮机；水泵3.卡诺循环的效率表达式为η=1-________。答案：T2/T1（T2为低温热源温度，T1为高温热源温度）4.内燃机的工作循环包括进气、压缩、________和排气四个冲程。答案：做功5.提高朗肯循环效率的途径有提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数、采用________和________。答案：再热循环；回热循环三、简答题（共20分）答题要求：简要回答下列问题，每题10分。1.简述热能动力工程中能量转换的基本原理。答案：热能动力工程中能量转换的基本原理是基于热力学第一定律和第二定律。首先，燃料燃烧释放化学能转化为热能，通过工质吸收热能，工质状态发生变化。然后，利用工质的状态变化，如膨胀等过程，将热能转化为机械能，最终机械能可进一步转化为电能等其他形式的能量。在整个过程中，遵循能量守恒定律，同时尽量减少不可逆损失以提高能量转换效率。2.说明提高蒸汽动力循环热效率的几种主要方法及其原理。答案：提高蒸汽动力循环热效率的主要方法及原理如下：一是提高蒸汽初参数，即提高蒸汽的压力和温度，这样可使蒸汽在汽轮机中膨胀做功能力增强，输出更多机械能，从而提高热效率。二是降低蒸汽终参数，使乏汽压力降低，能增加蒸汽在汽轮机中的做功焓降，提高热效率。三是采用再热循环，将汽轮机高压缸排出的蒸汽再次加热升温后进入中、低压缸继续做功，可减少汽轮机排汽湿度，提高循环热效率。四是采用回热循环，利用汽轮机做功后的部分蒸汽热量来加热给水，提高给水温度，减少了工质在锅炉中吸收的热量，从而提高热效率。四、分析论述题（共15分）答题要求：根据所给材料，分析并论述相关问题。材料：在某火力发电厂的蒸汽动力循环系统中，采用了一定参数的蒸汽，通过汽轮机膨胀做功带动发电机发电。但在运行过程中发现热效率较低。问题：请分析可能导致该火力发电厂蒸汽动力循环热效率较低的原因，并提出相应的改进措施。答案：可能导致热效率较低的原因有：蒸汽初参数较低，使得蒸汽在汽轮机中做功能力有限；蒸汽终参数较高，如乏汽压力较高，导致蒸汽做功焓降减小；可能未采用再热循环或回热循环等先进循环方式。改进措施：可提高蒸汽的初压力和温度，增强蒸汽做功能力；降低蒸汽终参数，如优化冷凝器运行，降低乏汽压力；考虑采用再热循环，将高压缸排汽再热后进入中低压缸继续做功；采用回热循环，利用蒸汽热量加热给水，提高给水温度，减少锅炉吸热量，从而提高整个蒸汽动力循环的热效率。五、计算题（共20分）答题要求：解答下列问题，要求写出详细的计算过程和答案。某蒸汽动力循环，蒸汽进入汽轮机时的压力为3MPa，温度为400℃，乏汽压力为0.004MPa。已知蒸汽在汽轮机中的焓降为1000kJ/kg，水泵消耗的功为10kJ/kg。求该循环的热效率。（已知相关蒸汽焓值可查蒸汽热力性质表）答案：首先求锅炉中工质吸收的热量q1，根据蒸汽进入汽轮机的参数查蒸汽热力性质表可得h1，乏汽压力对应的焓值为h2。q1=h1-h2+wp（wp为水泵消耗的功）。h1可查得，h2根据乏汽压力查得，已知wp=10kJ/kg。汽轮机输出的功w=h1-h2。循环热效率η=w/q1。具体计算：查得h1=3231.7kJ/