2025年大学热能与动力工程（热能系统优化）试题及答案.doc

2025年大学热能与动力工程（热能系统优化）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. 以下哪种方法不属于热能系统优化中常用的数学优化方法？
A. 线性规划
B. 遗传算法
C. 有限元分析
D. 动态规划
2. 对于热能系统中的热交换器，优化其性能的关键因素不包括以下哪项？
A. 传热系数
B. 换热面积
C. 流体流速
D. 设备材质颜色
3. 热能系统优化中，提高能源利用效率的核心目标是减少哪种损失？
A. 散热损失
B. 化学能损失
C. 机械能损失
D. 电能损失
4. 在分析热能系统的能量平衡时，以下哪个方程是错误的？
A. 输入能量 = 输出能量 + 损失能量
B. 燃料化学能 = 有效利用能 + 各种损失能
C. 热能 = 机械能 + 电能
D. 热负荷 = 冷负荷 + 热损失
5. 关于热能系统中热泵的优化，以下说法正确的是？
A. 提高压缩机效率可降低热泵性能
B. 增大蒸发器面积能提高热泵制热系数
C. 减少冷凝器散热对热泵优化无影响
D. 热泵优化与工质选择无关
6. 热能系统优化中，采用分布式能源系统的主要优势不包括？
A. 提高能源供应可靠性
B. 降低系统整体效率
C. 减少传输损耗
D. 便于能源梯级利用
7. 对一个复杂的热能系统进行优化，首先需要进行的步骤是？
A. 建立数学模型
B. 确定优化目标
C. 收集系统运行数据
D. 选择优化算法
8. 热能系统中，优化燃烧过程的主要目的是？
A. 增加燃料消耗
B. 降低燃烧温度
C. 提高燃烧效率
D. 减少空气供给
9. 在热能系统优化中，关于热储能技术的应用，以下错误的是？
A. 可提高系统对能源波动的适应性
B. 能降低系统运行成本
C. 热储能容量大小对系统优化无影响
D. 合理选择储能介质很重要
10. 对于热能系统的自动化控制优化而言，关键在于？
A. 增加人工干预
B. 提高控制精度和响应速度
C. 减少传感器数量
D. 降低控制算法复杂度

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共15分）
答题要求：本大题共5小题，每空3分。请将正确答案填写在相应的横线上。

1. 热能系统优化的主要目标包括提高能源利用效率、降低______和减少污染物排放。
2. 在热能系统的热经济性分析中，常用的指标有______、热效率等。
3. 对于蒸汽动力循环系统，优化汽轮机的______可以提高循环效率。
4. 热能系统中，采用______技术可以实现余热的回收利用。
5. 建立热能系统数学模型时，需要考虑系统的______、能量转换关系等因素。

（二）简答题（共20分）
答题要求：简要回答问题，条理清晰，语言简洁。

1. 简述热能系统优化中常用的几种节能措施。（10分）
2. 说明在热能系统优化中，如何考虑系统的安全性因素。（10分）

（三）分析题（共15分）
答题要求：结合所学知识，对给定的热能系统问题进行分析解答。

某热能系统在运行过程中出现能源利用效率较低的情况，请分析可能导致该问题的原因，并提出相应的优化建议。

（四）材料分析题（共10分）
答题要求：阅读材料，回答问题。

材料：在一个大型工业热能系统中，采用了传统的集中供热方式。随着生产规模的扩大，能源消耗不断增加，且能源利用效率不高。为了优化该系统，考虑引入分布式能源系统，并对热交换设备进行升级改造。

问题：结合材料，分析引入分布式能源系统和升级热交换设备对该热能系统优化的作用。

（五）设计题（共20分）
答题要求：根据题目要求，设计一个合理的热能系统优化方案。

针对一个小型商业建筑的热能系统，设计一套优化方案，包括能源供给方式、设备选型及控制策略等方面，以提高能源利用效率，降低运行成本。

答案：
第I卷：1.C 2.D 3.A 4.C 5.B 6.B 7.C 8.C 9.C 10.B
第II卷：（一）1.运行成本 2.燃料消耗率 3.膨胀效率 4.余热回收 5.物理过程
（二）1.常用节能措施有：优化燃烧过程，提高燃烧效率；回收余热，如采用余热锅炉等设备；合理匹配系统设备，减少能量转换损失；采用高效保温材料，降低散热损失等。2.考虑安全性因素要确保系统运行稳定，防止超压、超温等情况。设置安全保护装置，如安全阀、温度计等。对关键设备进行定期维护和检查，保证其可靠性。制定应急预案，应对突发安全事故。
（三）可能原因：设备老化，效率降低；运行参数不合理，如温度、压力等；能源管理不善，存在浪费。优化建议：更新老化设备；调整运行参数至最佳值；加强能源管理，采用智能监控系统。
（四）引入分布式能源系统可实现能源就地供应，减少传输损失，便于能源梯级利用，提高能源供应可靠性。升级热交换设备能提高传热效率，降低热阻，从而提升整个热能系统的能源利用效率。
（五）能源供给方式可采用天然气分布式能源系统，结合太阳能等可再生能源。设备选型选用高效的燃气锅炉、热泵等。控制策略采用智能控制系统，根据建筑负荷实时调节设备运行，实现能源的优化分配和利用，降低运行成本。