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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40分）
本卷共20小题，每小题2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. 以下哪种热力系统设计理念主要侧重于提高能源利用效率，减少能源浪费？
A. 传统设计理念
B. 节能型设计理念
C. 创新型设计理念
D. 环保型设计理念

2. 在热力系统中，工质的状态变化遵循一系列规律，其中与能量转换密切相关的是：
A. 热力学第零定律
B. 热力学第一定律
C. 热力学第二定律
D. 热力学第三定律

3. 对于蒸汽动力循环，提高循环热效率的关键在于：
A. 提高蒸汽初参数
B. 降低蒸汽终参数
C. 优化汽轮机效率
D. 以上都是

4. 以下哪种设备不属于热力系统中的主要换热设备？
A. 锅炉
B. 冷凝器
C. 水泵
D. 换热器

5. 热力系统设计中，考虑流体流动阻力时，主要依据的原理是：
A. 伯努利方程
B. 牛顿第二定律
C. 欧姆定律
D. 傅里叶定律

6. 当热力系统中存在不可逆过程时，会导致：
A. 系统效率提高
B. 系统熵增加
C. 系统压力降低
D. 系统温度升高

7. 在燃气轮机热力循环中，压缩比的选择对循环性能有重要影响，一般来说：
A. 压缩比越高越好
B. 压缩比越低越好
C. 存在一个最佳压缩比范围
D. 压缩比与循环性能无关

8. 热力系统设计中，对于热负荷的计算，需要考虑的因素不包括：
A. 工艺生产需求
B. 建筑物散热
C. 人员散热
D. 设备外观尺寸

9. 以下哪种热力系统属于闭式系统？
A. 直接接触式换热器系统
B. 蒸汽动力循环系统
C. 开式冷却水系统
D. 通风空调系统

10. 在热力系统设计中，为了减少管道热损失，通常采取的措施是：
A. 增加管道壁厚
B. 采用保温材料
C. 提高管道流速
D. 降低管道压力

11. 对于制冷热力系统，其制冷系数的定义是：
A. 制冷量与耗功量之比
B. 制冷量与冷凝热量之比
C. 冷凝热量与耗功量之比
D. 蒸发吸热量与冷凝放热量之比

12. 热力系统设计中，选择热力设备时，首要考虑的因素是：
A. 设备价格
B. 设备性能
C. 设备外观
D. 设备品牌

13. 在热力系统的动态特性分析中，常用的方法不包括：
A. 传递函数法
B. 状态空间法
C. 有限元法
D. 频率响应法

14. 以下哪种能源不属于热力系统常用的一次能源？
A. 煤炭
B. 电力
C. 天然气
D. 石油

15. 热力系统设计中，对于系统的安全性设计，需要考虑的方面有：
A. 防火防爆
B. 防泄漏
C. 防过载
D. 以上都是

16. 当热力系统运行工况发生变化时，以下哪种调节方式属于自动调节？
A. 手动调节阀门开度
B. 改变泵的转速
C. 采用自动控制系统
D. 人工调整设备参数

17. 在热力系统设计中，对于余热回收利用，主要目的是：
A. 提高能源利用率
B. 降低设备成本
C. 减少环境污染
D. 增加系统复杂性

18. 以下哪种热力系统设计方案更适合于分布式能源系统？
A. 集中式大系统
B. 小型模块化系统
C. 单一设备系统
D. 传统大型热力站系统

19. 热力系统设计中，对于系统的经济性评价，主要指标不包括：
A. 投资回收期
B. 年运行成本
C. 设备使用寿命
D. 系统热效率

20. 在热力系统中，工质的比焓是一个重要的状态参数，它与哪些参数有关？
A. 温度和压力
B. 质量和体积
C. 内能和熵
D. 热量和功

第 II 卷（非选择题 共60分）
21. （10分）简述热力系统设计中节能的主要途径和方法。

22. （10分）分析蒸汽动力循环中朗肯循环的基本原理和组成部分。

23. （10分）在热力系统设计中，如何考虑流体输送系统的优化？

24. （15分）阅读以下材料：某工业企业的热力系统存在能源浪费严重、设备老化等问题。现计划对其热力系统进行改造设计。已知该企业生产工艺对热负荷有一定要求，且当地能源供应以煤炭和天然气为主。请根据上述材料，提出一个合理的热力系统改造设计方案，并说明理由。

25. （15分）阅读以下材料：某新建建筑的空调热力系统设计，需要考虑舒适性、节能性和经济性等多方面因素。该建筑为办公写字楼，人员较为密集，夏季制冷需求较大，冬季供热需求相对较小。请根据上述材料，设计一个满足要求的空调热力系统方案，并阐述设计思路。

答案：
1. B
2. B
3. D
4. C
5. A
6. B
7. C
8. D
9. B
10. B
11. A
12. B
13. C
14. B
15. D
16. C
17. A
18. B
19. C
20. A

21. 节能途径和方法包括：优化热力循环，提高循环热效率，如采用先进的蒸汽动力循环、燃气轮机循环等；合理选择设备，提高设备效率，如高效换热器、节能型泵等；加强保温隔热，减少热损失；回收余热，提高能源利用率；采用智能控制系统，实现系统的优化运行和节能调节。

22. 朗肯循环基本原理：水在锅炉中定压加热成过热蒸汽，过热蒸汽在汽轮机中绝热膨胀作功，排汽在冷凝器中定压凝结放热，凝结水在给水泵中绝热压缩升压后再送回锅炉。组成部分：锅炉、汽轮机、冷凝器、给水泵。

23. 考虑流体输送系统优化：合理选择泵和风机，根据流量和扬程等参数匹配设备；优化管道布置，减少阻力损失；采用节能型泵和风机，如变频调速设备；定期维护设备，确保其高效运行；考虑流体的性质，如粘性等对输送的影响。

24. 改造设计方案：采用高效的煤粉锅炉或天然气锅炉替换老化锅炉，提高能源转换效率；安装余热回收装置，回收烟气余热用于预热空气或其他工艺；对热力管网进行保温改造，减少热损失；引入智能控制系统，实时监测和调节系统运行参数。理由：高效锅炉可提高能源利用效率，余热回收能减少能源浪费，保温改造降低热损失，智能控制实现节能运行，符合企业节能需求和当地能源供应情况。

25. 空调热力系统方案：夏季采用水冷式离心冷水机组提供冷量，通过风机盘管和新风机组实现室内空气调节，并设置冷却塔进行散热；冬季采用燃气热水锅炉提供热量，通过散热器进行供热。设计思路：根据建筑功能和负荷特点，选择合适的冷热源设备；考虑节能，采用水冷机组比风冷机组效率更高，燃气锅炉相对清洁高效；通过合理的末端设备布置，满足人员舒适性需求，同时兼顾节能和经济性。