中级热工考试综合试题及答案解析

中级热工考试综合试题及答案解析

一、单选题（每题2分，共20分）

1.在恒定压力下，气体吸收热量并发生的状态变化过程称为（）（2分）A.等温过程B.等压过程C.等容过程D.绝热过程【答案】B【解析】恒定压力下吸收热量的过程为等压过程

2.热力学第二定律的克劳修斯表述为（）（2分）A.热量不能自动地从低温物体传到高温物体B.热量可以从高温物体传到低温物体，但不能自动进行C.热量可以从低温物体传到高温物体，只需外界做功D.热量既不能从高温物体传到低温物体，也不能从低温物体传到高温物体【答案】A【解析】克劳修斯表述指热量不能自动从低温物体传到高温物体

3.理想气体的内能只与（）有关（2分）A.温度B.压力C.体积D.温度和压力【答案】A【解析】理想气体的内能仅取决于温度

4.蒸汽在汽轮机中做功的过程，通常可以近似看作（）（2分）A.等温过程B.等压过程C.绝热过程D.等容过程【答案】C【解析】蒸汽在汽轮机中膨胀做功近似为绝热过程

5.水的汽化潜热是指（）（2分）A.1kg水从0℃加热到100℃所需的热量B.1kg水从100℃加热到水蒸气所需的热量C.1kg水从0℃加热到水蒸气所需的热量D.1kg水从100℃冷却到0℃所需的热量【答案】B【解析】汽化潜热指1kg水在100℃时变成水蒸气所需热量

6.热机效率最高的是（）（2分）A.卡诺热机B.斯特林热机C.奥托循环D.狄塞尔循环【答案】A【解析】卡诺热机理论效率最高

7.燃气轮机循环中，空气经过压缩机后的状态变化为（）（2分）A.温度升高、压力降低B.温度降低、压力升高C.温度升高、压力升高D.温度降低、压力降低【答案】C【解析】压缩空气温度和压力均升高

8.热交换器中，冷热流体之间通过壁面进行热量传递的过程称为（）（2分）A.对流B.传导C.辐射D.对流和辐射【答案】B【解析】热交换器主要依靠壁面传导传热

9.燃烧1kg标准煤完全燃烧产生的热量约为（）（2分）A.10000kJB.25000kJC.50000kJD.100000kJ【答案】B【解析】标准煤发热量约25MJ/kg

10.热力学温标与摄氏温标的关系为（）（2分）A.T=t+273B.T=t-273C.T=2t+273D.T=

0.5t+273【答案】A【解析】热力学温标T与摄氏温标t关系为T=t+273

二、多选题（每题4分，共20分）

1.热力学第一定律适用于（）（4分）A.绝热过程B.等温过程C.等压过程D.等容过程E.任何过程【答案】A、B、C、D、E【解析】热力学第一定律适用于所有热力过程

2.蒸汽动力循环中，提高循环效率的措施包括（）（4分）A.提高蒸汽初温B.提高蒸汽初压C.降低蒸汽终压D.采用再热循环E.提高蒸汽终温【答案】A、B、C、D【解析】提高初温、初压、降低终压、采用再热可提高效率

3.热传递的基本方式包括（）（4分）A.传导B.对流C.辐射D.蒸发E.渗透【答案】A、B、C【解析】基本传热方式为传导、对流和辐射

4.影响燃烧过程的主要因素有（）（4分）A.空气供应量B.燃料性质C.燃烧温度D.燃烧空间E.燃烧时间【答案】A、B、C、D【解析】燃烧受多种因素影响，包括空气、燃料、温度、空间等

5.热工设备中，常见的换热方式有（）（4分）A.管壳式换热器B.板式换热器C.空气冷却器D.蒸发冷却器E.直接接触式换热器【答案】A、B、C、D、E【解析】五种换热方式均为常见类型

三、填空题（每题4分，共20分）

1.热力学第二定律的物理意义是指出自然界中的一切自发过程都是______的，熵总是______的（4分）【答案】不可逆；增加【解析】第二定律表明自发过程不可逆，系统熵增

2.理想气体状态方程为______，其中R为气体常数（4分）【答案】PV=nRT【解析】理想气体状态方程为PV=nRT

3.燃料发热量分为高发热量______和低发热量______两种（4分）【答案】HHV；LHV【解析】分为高发热量HHV和低发热量LHV

4.热交换器按工作原理可分为______、______和______三种类型（4分）【答案】间壁式；蓄热式；混合式【解析】三种基本类型为间壁式、蓄热式、混合式

四、判断题（每题2分，共10分）

1.热力学第二定律可以表述为热量不能自动从低温物体传到高温物体（）（2分）【答案】（√）【解析】这是克劳修斯表述的正确说法

2.理想气体的内能只与温度有关，与压力和体积无关（）（2分）【答案】（√）【解析】理想气体内能仅取决于温度

3.燃气轮机循环中，压缩过程和膨胀过程都是绝热过程（）（2分）【答案】（×）【解析】压缩过程有热量损失，并非完全绝热

4.热交换器中，冷热流体通过直接混合进行热量交换的是混合式换热器（）（2分）【答案】（√）【解析】混合式换热器确实通过流体混合传热

5.燃料燃烧时，完全燃烧和不完全燃烧都会产生CO2（）（2分）【答案】（√）【解析】两种燃烧都会产生CO2，只是程度不同

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述热力学第一定律的数学表达式及其物理意义（5分）【答案】热力学第一定律数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU为内能变化，Q为热量，W为功物理意义是能量守恒，系统内能变化等于系统吸收的热量减去对外做功

2.简述提高热机效率的主要途径（5分）【答案】提高热机效率的主要途径包括提高热源温度、降低冷源温度、减少散热损失、采用先进循环方式（如再热循环）、提高运行管理水平等

3.简述蒸汽动力循环的基本过程及其特点（5分）【答案】基本过程包括锅炉中水加热成蒸汽（定压吸热）、蒸汽过热、蒸汽在汽轮机中膨胀做功（绝热膨胀）、乏汽在冷凝器中冷凝（定压放热）、水泵将凝结水送回锅炉特点是通过多次能量转换实现功的输出，效率受热源温度和冷源温度限制

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析影响蒸汽动力循环效率的主要因素，并提出改进措施（10分）【答案】影响蒸汽动力循环效率的主要因素包括

（1）热源温度提高锅炉出口蒸汽温度可提高效率；

（2）冷源温度降低冷凝器排汽温度可提高效率；

（3）蒸汽初压提高初压可提高效率；

（4）蒸汽终压降低排汽压力可提高效率；

（5）循环方式采用再热循环、回热循环可提高效率；

（6）设备效率提高锅炉、汽轮机、水泵等设备效率改进措施采用高温高压锅炉；设置再热器；设置回热器；优化循环参数；采用先进汽轮机技术；加强设备维护等

2.分析影响燃烧过程的主要因素，并提出提高燃烧效率的措施（10分）【答案】影响燃烧过程的主要因素包括

（1）空气供应量空气不足导致不完全燃烧，过多则浪费能源；

（2）燃料性质不同燃料燃烧特性不同；

（3）燃烧温度温度影响燃烧速率和完全程度；

（4）燃烧空间空间大小影响燃烧时间和混合效果；

（5）燃烧时间时间不足导致燃烧不充分；

（6）燃烧设备设备类型和设计影响燃烧效率提高燃烧效率的措施精确控制空气量；采用高效燃烧器；优化燃烧室设计；提高燃烧温度；加强燃料预处理；采用余热回收技术等

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.某蒸汽动力循环，蒸汽初温为500℃，初压为3MPa，终压为

0.01MPa已知蒸汽比热容为

1.8kJ/kg·K，求循环热效率（25分）【答案】

（1）计算热源温度T1=500℃+273=773K

（2）计算冷源温度T2=0℃+273=373K

（3）理想循环热效率η=1-T2/T1=1-373/773=

0.516=

51.6%

（4）实际循环效率通常为理论值的80%-90%，取85%计算实际效率为

44.34%

（5）结论该循环热效率约为

44.34%

2.某锅炉燃烧标准煤，燃烧量为100t/h，煤的高发热量为25MJ/kg求锅炉输出总热量及烟气排放量（假设燃烧完全，烟气平均分子量为29，标准状况下气体体积为

22.4L/mol）（25分）【答案】

（1）总热量Q=100×25×10^6=

2.5×10^9kJ/h

（2）燃烧完全时，1kg煤产生约

3.3kg烟气（根据化学方程式）

（3）烟气排放量=100×

3.3=330t/h

（4）标准状况下烟气体积V=330×

22.4=7392m³/h

（5）结论锅炉输出总热量为

2.5×10^9kJ/h，烟气排放量为330t/h，标准状况下为7392m³/h---标准答案

一、单选题

1.B

2.A

3.A

4.C

5.B

6.A

7.C

8.B

9.B

10.A

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.A、B、C、D

3.A、B、C

4.A、B、C、D

5.A、B、C、D、E

三、填空题

1.不可逆；增加

2.PV=nRT

3.HHV；LHV

4.间壁式；蓄热式；混合式

四、判断题

1.（√）

2.（√）

3.（×）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.ΔU=Q-W，能量守恒，系统内能变化等于系统吸收的热量减去对外做功

2.提高热源温度、降低冷源温度、减少散热损失、采用先进循环方式、提高运行管理水平

3.水→蒸汽（吸热）、过热、膨胀做功、冷凝（放热）、水泵送水，特点是通过能量转换实现功输出

六、分析题

1.主要因素热源温度、冷源温度、初压、终压、循环方式、设备效率改进措施采用高温高压锅炉、再热循环、回热循环、先进汽轮机技术等

2.主要因素空气供应、燃料性质、燃烧温度、空间、时间、设备改进措施精确控制空气、高效燃烧器、优化燃烧室、余热回收等

七、综合应用题

1.计算过程见答案，结论

44.34%

2.计算过程见答案，结论

2.5×10^9kJ/h，330t/h，7392m³/h。