2026年工程热力学与能源转换技术试题

2026年工程热力学与能源转换技术试题一、单选题（每题2分，共20题）说明：每题只有一个最符合题意的选项。1.在某地设计太阳能光热发电系统，当地大气透明度较高，年均太阳辐射强度为600W/m²。为提高集热效率，应优先选用哪种集热器？（）A.平板集热器B.真空管集热器C.聚光式集热器D.被动式集热器2.燃气轮机理想循环（朗肯循环）中，若压缩过程为可逆绝热压缩，则出口温度与进口温度之比仅取决于（）。A.压缩比B.燃气热容比C.蒸汽压力D.循环效率3.某工业余热回收系统采用热管技术，热管工作介质为氨，当热源温度为200°C时，氨的饱和压力约为（）。A.0.2MPaB.1.0MPaC.2.0MPaD.5.0MPa4.在制冷系统中，若蒸发温度过低，会导致（）。A.制冷量增加B.压缩机功耗下降C.冷凝压力过高D.冷凝器散热效果变差5.燃料电池中，质子交换膜（PEM）燃料电池的电解质材料在600°C时主要适用于（）。A.氢燃料B.甲烷燃料C.氨燃料D.天然气燃料6.某地冬季室外空气温度为-10°C，若采用地源热泵系统，土壤热导率对系统效率的影响主要体现在（）。A.提高地温B.降低换热器传热系数C.增大地下埋管阻力D.减少土壤热惰性7.在生物质气化过程中，若氧气供应不足，会导致（）。A.气化温度升高B.烟气中CO含量增加C.氢气产率提高D.气化效率降低8.压缩空气储能系统中，若采用膨胀机进行能量回收，其入口压力越高，则（）。A.膨胀功越大B.机械效率越低C.储能密度下降D.系统复杂度增加9.在太阳能光伏发电中，若电池片转换效率为20%，则当入射光强为1000W/m²时，单位面积输出功率为（）。A.200W/m²B.400W/m²C.600W/m²D.800W/m²10.某地夏季空调负荷较大，若采用吸收式制冷机，其驱动能源宜选用（）。A.电能B.燃气C.汽轮机抽汽D.生物质能二、多选题（每题3分，共10题）说明：每题有多个正确选项，漏选或错选均不得分。11.影响燃气轮机热效率的主要因素包括（）。A.燃气初温B.压缩比C.冷却方式D.燃料热值E.循环压力比12.在地热能利用中，干热岩（HDR）资源开发的难点在于（）。A.地下热储层温度不足B.储层渗透性差C.热水循环效率低D.地质风险高E.成本过高13.生物质直燃发电系统的主要污染物排放包括（）。A.二氧化硫B.氮氧化物C.粉尘D.氢氰酸E.甲烷14.压缩空气储能系统的主要优势在于（）。A.储能效率高B.响应速度快C.运行成本低D.建设周期短E.资源利用率低15.太阳能光热发电（CSP）系统的主要技术类型包括（）。A.聚光式太阳能热发电（CSP）B.平板式太阳能热发电（PTC）C.真空管太阳能热发电（VTC）D.被动式太阳能热发电（PVT）E.集中式太阳能热发电（CCT）16.燃料电池系统中，质子交换膜（PEM）燃料电池的典型应用场景包括（）。A.车载电源B.移动基站C.工业供热D.数据中心备用电源E.家庭用电17.制冷系统中，影响制冷剂选择的主要因素包括（）。A.纯度要求B.低温性能C.安全性D.成本E.环保性18.在生物质气化过程中，提高气化效率的措施包括（）。A.优化氧气供应B.提高反应温度C.增加催化剂D.改善热交换效率E.减少水分含量19.地源热泵系统在建筑节能中的应用优势包括（）。A.能量利用效率高B.运行稳定可靠C.减少建筑负荷D.降低初投资E.适应性强20.太阳能光伏发电系统的并网技术要求包括（）。A.电压匹配B.功率因数校正C.防雷接地D.逆变器效率E.储能系统配置三、简答题（每题5分，共6题）说明：要求简洁明了，突出核心要点。21.简述朗肯循环中提高热效率的主要途径。22.解释生物质气化过程中“空气煤气”和“水煤气”的区别。23.描述地源热泵系统在冬季供暖和夏季制冷时的工作原理。24.分析太阳能光伏发电系统中，影响电池片效率的主要因素。25.解释燃料电池中“极化损失”的概念及其主要来源。26.简述压缩空气储能系统的能量回收机制。四、计算题（每题10分，共4题）说明：要求列出计算步骤，结果保留两位小数。27.某燃气轮机初温为1200K，压比为4，若燃气比热容为1.04kJ/(kg·K)，求理想循环热效率。28.某地源热泵系统采用水-地源热交换，土壤热导率为1.5W/(m·K)，换热器面积为200m²，若地源温度为15°C，空调负荷为100kW，求平均传热系数。29.某生物质气化炉输入生物质热值为18MJ/kg，气化效率为75%，若输出燃气热值为12MJ/kg，求气化炉的碳转化率。30.某太阳能光伏发电系统采用多晶硅电池片，转换效率为18%，当太阳辐照度为800W/m²时，若系统安装面积为500m²，求理论输出功率。五、论述题（每题15分，共2题）说明：要求系统分析，结合实际案例或行业趋势。31.分析中国西部地区发展太阳能光热发电的优劣势，并提出优化建议。32.阐述燃料电池技术在未来能源结构中的发展趋势，并讨论其面临的挑战及解决方案。答案与解析一、单选题答案1.C2.A3.B4.C5.A6.B7.B8.A9.A10.C二、多选题答案11.A,B,C,E12.B,D,E13.A,B,C14.A,B,C15.A,C16.A,B,D17.B,C,D,E18.A,B,C,D19.A,B,E20.A,C,D三、简答题解析21.朗肯循环热效率提升途径：-提高蒸汽初温（如采用过热蒸汽）；-降低蒸汽终压（如采用再热循环）；-改善汽轮机效率（如采用多级压缩和冷却）。22.空气煤气与水煤气区别：-空气煤气（CO+H₂）由空气气化产生，主要成分CO含量高；-水煤气（CO+H₂）由水蒸气气化产生，H₂含量较高。23.地源热泵工作原理：-冬季：水泵强制土壤中的热量传递至机组，加热室内空气；-夏季：机组吸收室内热量传递至土壤，实现制冷。24.光伏电池效率影响因素：-电池温度（温度升高效率下降）；-背反射损失；-材料纯度；-串联电阻。25.燃料电池极化损失：-电极反应动力学阻力；-气体扩散阻力；-电解质膜电阻。26.压缩空气储能回收机制：-高压空气膨胀驱动涡轮机发电；-发电过程能量转换效率可达70%。四、计算题解析27.燃气轮机热效率计算：-熵增公式：ΔS=C_pln(T₂/T₁)-Rln(P₂/P₁)；-理想循环效率：η=1-T₂/T₁≈24.1%。28.地源热泵传热系数计算：-傅里叶定律：Q=kA(T₁-T₂)/L；-传热系数K≈0.62W/(m²·K)。29.碳转化率计算：-碳转化率=输出燃气热值/输入生物质热值×100%≈83.3%。30.光伏系统理论功率计算：-输出功率=效率×辐照度×面积≈72kW。五、论述题解析31.太阳能光热发电分析：-优势：