能源与动力工程概论考试题库及答案

能源与动力工程概论考试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在朗肯循环中，提高蒸汽初温的主要热力学收益是（）A.降低汽轮机排汽干度 B.提高循环吸热平均温度 C.减小锅炉排烟损失 D.降低给水泵耗功答案：B2.燃气轮机理想布雷顿循环的压比升高时，单位质量工质的（）A.净功一定增大 B.热效率单调增大 C.排温单调下降 D.比功先增后减答案：B3.下列哪种泵属于正位移泵（）A.离心泵 B.轴流泵 C.齿轮泵 D.混流泵答案：C4.对燃煤锅炉，降低NOx生成的燃烧技术中，分级燃烧的本质是（）A.降低燃烧区氧浓度 B.降低火焰峰值温度 C.缩短烟气停留时间 D.提高过量空气系数答案：B5.在蒸汽再热循环中，再热压力通常选取为初压的（）A.10%～20% B.20%～30% C.30%～40% D.50%～60%答案：B6.临界热绝缘直径计算式中，h指（）A.管内对流换热系数 B.管外对流换热系数 C.导热系数 D.辐射换热系数答案：B7.内燃机压缩比升高，对爆震倾向的影响是（）A.降低 B.升高 C.不变 D.与燃料无关答案：B8.对于水平管外膜状凝结，增大管外径时，平均凝结换热系数将（）A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减答案：B9.在热电联产中，若背压式汽轮机排汽全部供热，其热化系数为（）A.0 B.0.5 C.1 D.大于1答案：C10.下列哪项不是影响太阳能光伏电池效率的温度效应（）A.开路电压下降 B.短路电流略增 C.填充因子升高 D.功率温度系数为负答案：C11.根据GB13271-2014，燃煤锅炉烟囱高度最低要求与下列哪项直接相关（）A.锅炉蒸发量 B.燃料含硫量 C.当地海拔 D.炉膛容积答案：A12.在燃气-蒸汽联合循环中，余热锅炉节点温差减小，将导致（）A.汽轮机出力下降 B.锅炉排烟温度升高 C.蒸汽产量增加 D.燃气侧压降减小答案：C13.对于理想气体，节流过程的温度变化满足（）A.焦耳-汤姆逊系数大于零 B.焓不变温度不变 C.熵减小 D.压力不变答案：B14.风力机贝茨极限效率的理论值为（）A.25% B.33.3% C.44.4% D.59.3%答案：D15.在锅炉热力计算中，q5损失指（）A.排烟热损失 B.气体未完全燃烧 C.固体未完全燃烧 D.散热损失答案：D16.提高蒸汽朗肯循环回热级数的主要代价是（）A.锅炉受热面减少 B.系统复杂投资增加 C.汽轮机末级湿度增 D.循环放热温度升高答案：B17.柴油机在冷启动时，过量空气系数通常（）A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.趋于零答案：C18.对于平板太阳能集热器，减小透明盖板与吸热板间距，将使得（）A.热损系数增大 B.集热效率因子增大 C.临界通量降低 D.稳态效率曲线斜率增大答案：B19.在超临界直流锅炉中，水冷壁管内工质状态处于（）A.饱和水 B.饱和汽 C.超临界单相 D.汽液两相答案：C20.下列哪种材料最适合用于燃气轮机叶片内部冷却通道（）A.碳钢 B.铝合金 C.镍基高温合金 D.铜合金答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列措施可有效降低燃煤锅炉排烟热损失q2的有（）A.降低排烟温度 B.减小过量空气系数 C.增设省煤器 D.提高燃料发热量 E.采用冷凝式换热器答案：A、B、C、E22.关于燃气轮机叶片冷却，正确的有（）A.内部对流冷却可降低金属温度 B.气膜冷却形成低温隔离层 C.冲击冷却属于外部冷却 D.蒸汽冷却热容大于空气冷却 E.冷却空气取自压气机出口答案：A、B、D、E23.影响风力机年发电量的关键参数包括（）A.轮毂高度风速 B.风轮直径 C.切入风速 D.切出风速 E.齿轮箱效率答案：A、B、C、D、E24.下列属于第二类永动机特征的有（）A.违反热力学第一定律 B.违反热力学第二定律 C.熵产小于零 D.可把海水热量全部转化功 E.不违反能量守恒答案：B、D、E25.关于超临界CO₂布雷顿循环，正确的有（）A.工质临界温度31.1℃ B.循环效率高可达50%以上 C.设备尺寸小于蒸汽循环 D.需高压换热器 E.压缩耗功低于理想气体答案：A、B、C、D26.提高内燃机有效热效率的技术途径有（）A.提高压缩比 B.降低机械摩擦 C.采用阿特金森循环 D.废气再循环 E.增压中冷答案：A、B、C、E27.太阳能光伏系统MPPT算法包括（）A.扰动观察法 B.增量电导法 C.恒定电压法 D.模糊控制 E.功率平衡法答案：A、B、C、D28.锅炉炉膛结渣的影响因素有（）A.煤灰熔融温度 B.炉膛截面热负荷 C.过量空气系数 D.燃烧器摆角 E.一次风率答案：A、B、C、D、E29.关于热电联产经济性指标，正确的有（）A.燃料节约率与凝汽式机组煤耗有关 B.年节煤量与热负荷持续时间相关 C.热化发电率越大越节能 D.背压机组热化系数为1 E.抽凝机组可调热电比答案：A、B、C、D、E30.下列属于氢能利用技术链环节的有（）A.天然气重整制氢 B.电解水制氢 C.高压储氢瓶 D.燃料电池发电 E.氢燃气轮机答案：A、B、C、D、E三、填空题（每空1分，共20分）31.朗肯循环在T-s图上的封闭面积代表循环的________。答案：净功32.燃气轮机理想布雷顿循环热效率仅与________有关。答案：压比33.临界热绝缘直径中，λ的单位为________。答案：W·m⁻¹·K⁻¹34.根据卡诺定理，工作在TH=1200K、TL=300K之间的热机最高效率为________%。答案：7535.1kg标准煤发热量7000kcal，换算为kJ是________kJ。答案：2926036.风机理论功率公式P=ρA答案：扫风37.光伏电池温度每升高1℃，输出功率约下降________%。答案：0.4～0.538.柴油机扩散燃烧阶段的主要控制因素是________混合速率。答案：燃油-空气39.锅炉效率反平衡法公式η=答案：灰渣物理热40.超临界直流锅炉水冷壁质量流速设计值一般不低于________kg·m⁻²·s⁻¹。答案：200041.蒸汽再热可降低汽轮机末级________，提高叶片安全性。答案：湿度42.风力机叶尖速比λ=中，ω答案：rad·s⁻¹43.燃料电池理论效率随温度升高而________（填“升高”或“降低”）。答案：降低44.燃气轮机燃烧室出口温度受________材料耐温限制。答案：叶片45.热电联产中，若年热化发电率为0.35，则年凝汽发电率为________。答案：0.6546.平板集热器总热损系数主要由顶部、边缘和________三部分组成。答案：背部47.氢气低热值LHV为________MJ·kg⁻¹。答案：12048.根据能量守恒，内燃机指示功等于有效功与________功之和。答案：摩擦和泵气49.在锅炉热力计算中，理论空气量V⁰单位是________。答案：Nm³·kg⁻¹50.太阳能光伏组件标准测试条件辐照度为________W·m⁻²。答案：1000四、简答题（每题6分，共30分）51.简述朗肯循环采用回热加热的热力学原理及其对机组煤耗的影响。答案：回热利用汽轮机抽汽加热给水，提高循环平均吸热温度，减少冷源损失；单位发电耗汽量下降，机组标准煤耗降低约8～12g·kWh⁻¹。52.说明燃气轮机叶片气膜冷却的工作机制及关键技术难点。答案：高压冷空气经叶片内部孔缝渗出，在表面形成低温气膜隔离高温燃气；难点包括孔型优化、冷却空气量控制、热应力与疲劳寿命匹配。53.写出水平管外膜状凝结平均换热系数¯h答案：¯影响因素：温差、管径、物性（导热系数、密度、粘度、潜热）、重力加速度。54.解释风力机年容量因子的定义及其与年平均风速的关系。答案：年容量因子=年实际发电量/(额定功率×8760h)，随风速增大呈幂律上升，但受切出风速及概率分布影响存在极值。55.简述超临界CO₂布雷顿循环相比传统蒸汽循环的四项优势。答案：1.工质高密度减小设备尺寸；2.循环效率高50%+；3.压缩耗功低；4.低温冷却源适应性强，无需真空凝汽器。五、计算题（共60分）56.（10分）某朗肯循环初参数16MPa/600℃，再热压力4MPa/600℃，背压6kPa。查表得：h₁=3578kJ·kg⁻¹，s₁=6.65kJ·kg⁻¹·K⁻¹；再热后h₃=3674kJ·kg⁻¹，s₃=7.46kJ·kg⁻¹·K⁻¹；排汽s₄=7.46，干度x₄=0.88，h₄=2290kJ·kg⁻¹；饱和水h₅=151kJ·kg⁻¹。忽略泵功，求循环热效率。答案：吸热量，其中h₂由4MPas₂=s₁插值得3130kJ·kg⁻¹；kJ·kg⁻¹；放热量kJ·kg⁻¹；η=57.（12分）一台燃气轮机理想布雷顿循环，压比18，T₁=300K，T₃=1600K，k=1.4，cₚ=1.005kJ·kg⁻¹·K⁻¹。（1）求单位质量净功wₙ；（2）求热效率η；（3）若实际压气机效率0.88、涡轮效率0.92，求实际净功。答案：（1）(−(1kJ·kg⁻¹。（2）η=（3）kJ·kg⁻¹；kJ·kg⁻¹；kJ·kg⁻¹。58.（12分）某风力机直径90m，额定风速12m·s⁻¹，空气密度1.225kg·m⁻³，Cp=0.48，齿轮箱+发电机效率0.92。（1）求额定功率Pₑ；（2）若年平均风速6m·s⁻¹，Rayleigh分布，年容量因子0.35，求年发电量。答案：（1）MW。（2）E=59.（12分）某锅炉燃煤量50t·h⁻¹，收到基灰分Aar=18%，排烟温度140℃，理论空气量V⁰=6.2Nm³·kg⁻¹，过量空气系数α=1.25，排烟焓值hfg=1400kJ·kg⁻¹，环境温度25℃比热1.005kJ·kg⁻¹·K⁻¹。求排烟热损失Q₂（kJ·h⁻¹）及占输入热量百分比（Qar,net=23000kJ·kg⁻¹）。答案：干烟气量Nm³·kg⁻¹；=B输入热量kJ·h⁻¹；占比=6.2260.（14分）某背压式热电联产机组，进汽3MPa/400℃，h₀=3230kJ·kg⁻¹，背压0.8MPa，hs=2890kJ·kg⁻¹，给水焓hfw=640kJ·kg⁻¹，汽量80t·h⁻¹，发电机效率0.97，机械效率0.99。（1）求汽轮机理想比功wi；（2）若相对内效率0.82，求轴功率Psh；（3）若年运行7000h，年供热量Qh=1.2×10⁶GJ，求年节煤量（替代凝汽机组ηe=0.38，锅炉效率ηb=0.90，煤LHV=23000kJ·kg⁻¹）。答案：（1）kJ·kg⁻¹。（2）kJ·kg⁻¹；MW。（3）年发电量E=凝汽煤耗kJ·kWh⁻¹；热电联产煤耗，其中MJ；节煤量ΔB六、综合分析题（共40分）61.（20分）某600MW超临界燃煤机组拟进行超低排放改造，原设计NOx排放浓度350mg·Nm⁻³（6%O₂），要求降至50mg·Nm⁻³。现有方案：A.加装SCR催化剂（脱硝效率90%，初投资1.2亿元，年运行费3000万元）；B.采用低NOx燃烧+SNCR（效率70%，初投资0.4亿元，年运行费1500万元，但锅炉效率降0.3%）。若机组年利用5500h，供电煤耗原300g·kWh⁻¹，标煤价800元·t⁻¹，折旧年限15年，折现率6%。（1）计算两种方案年总费用（年金法）；（2）计算方案B因煤耗增加的年燃料成本；（3）从经济性、环保可靠性、技术成熟度三方面给出推荐意见。答案：（1）年金因子A/方案A年资本=1.2×0.103=0.1236亿元，年总费=0.1236+0.3=0.4236亿元；方案B年资本=0.4×0.103=0.0412亿元，年总费=0.0412+0.15=0.1912亿元。（2）煤耗增量=600×5500×0.003=9900t，年燃料增费=9900×800/10⁴=792万元=0.0792亿元；方案B综合年费用=0.1912+0.0792=0.2704亿元。（3）经济性：B占优；环保：A更稳；技术：A成熟。推荐采用方案A，确保达标且避免未来标准加严二次投资。62.（20分）某园区拟建风光储互补系统，负荷曲线峰100MW，谷40MW，年用电量500GWh。风资源：90m高年平均7.5m·s⁻¹，Rayleigh分布，拟装3MW风机，风轮直径120m，Cp=0.49，容量因子0.45。光伏：年水平面总辐射1600kWh·m⁻²，组件效率20%，容配比1.2，容量因子0.18。储能：磷酸铁锂，充放电效率95%，DOD90%，循环6000次，储能度电成本0.6元。要求可再生能源电量渗透率≥80%，弃电率≤5%。（1）估算所需风电、光伏装机容量；（2）计算年弃电量；（3）若储能用于平抑弃电，计算最小储能容量；（4）给出优化配置策略。答案：（1）年需可再生电量GWh；设风电，光伏，则MWh；取MW，则MW。（2）年发电量GWh；弃电量GWh，弃电率768/1168按弃电率5