华南理工大学《工程热力学与传热学基础》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页华南理工大学《工程热力学与传热学基础》

2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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、新能源在工业生产中的应用越来越广泛，以下关于新能源在工业中的应用场景，描述错误的是：（）A.工厂可以利用屋顶的太阳能光伏发电满足部分电力需求，降低用电成本B.工业余热回收技术可以将生产过程中的废热转化为电能或热能，提高能源利用效率C.新能源汽车的零部件制造工厂可以完全依靠新能源供电，不需要传统能源D.一些高能耗的工业企业可以采用氢能作为燃料，替代传统的化石能源，减少碳排放2、随着新能源技术的进步，分布式能源系统的发展越来越受到重视。假设一个社区计划建设分布式能源系统，以下哪种能源组合最有可能满足社区的多样化需求，并提高能源自给率？（）A.屋顶太阳能、小型风力发电和生物质能B.地热能、燃料电池和储能电池C.垃圾焚烧发电、微型水力发电和太阳能热水器D.以上几种组合都有可能，取决于社区的具体条件和需求3、新能源技术的发展也带来了一些环境和社会问题，需要引起关注和解决。以下关于新能源相关问题的描述，不正确的是：（）A.大规模建设太阳能和风能发电场可能会对当地的生态环境造成一定影响，如改变土地利用方式、影响鸟类迁徙等B.新能源设备的制造过程中可能会消耗大量的资源和产生一定的污染物排放，需要加强产业的绿色制造和循环经济C.新能源的发展可能会导致部分传统能源行业的就业岗位减少，但同时也会创造新的就业机会，如新能源设备的安装、维护和研发等D.新能源的普及和应用不会对社会的能源消费观念和生活方式产生任何影响，人们可以保持原有的习惯4、新能源技术的应用对气候变化的应对具有重要意义，以下关于新能源与气候变化的关系，说法错误的是：（）A.大规模应用新能源可以减少温室气体排放，减缓全球气候变化的速度B.新能源的发展可以降低对化石燃料的依赖，从而减少因燃烧化石燃料而产生的污染物排放C.气候变化对新能源的开发和利用没有任何影响，新能源技术可以在任何气候条件下稳定运行D.新能源技术的创新和发展有助于提高能源效率，进一步减少能源消耗对环境的压力5、风能作为一种可再生能源，在全球能源结构中的地位日益重要。关于风力发电技术，以下描述不准确的是：（）A.水平轴风力发电机是目前最常见的风力发电设备，其叶片通常设计为细长形状以提高风能捕获效率B.风力发电场的选址需要综合考虑风速、风向、地形和电网接入等因素，以确保发电效益和稳定性C.随着技术的进步，直驱式风力发电机逐渐取代了带有齿轮箱的风力发电机，因为前者具有更高的可靠性和更低的维护成本D.风力发电的输出功率完全取决于风速，风速越大，输出功率越高，且不受其他因素的影响6、在新能源领域，生物质能的利用方式多种多样。关于生物质发电，以下哪种说法是准确的？（）A.生物质发电完全依赖于农作物秸秆等废弃物，原料供应不稳定，且发电效率低下，不具备大规模发展的潜力B.生物质发电可以利用多种有机废弃物和能源作物作为原料，通过燃烧或气化等方式将生物质能转化为电能。虽然存在一定的环境影响，但通过技术改进和合理规划，可以实现可持续发展C.生物质发电技术简单，投资成本低，且对环境没有任何污染，是一种理想的清洁能源发电方式D.生物质发电在全球范围内已经得到广泛应用，技术和市场都非常成熟，不需要进一步的研发和创新7、在新能源技术的生物能利用方面，以下关于生物燃料的说法，不正确的是哪一项？（）A.生物燃料包括生物乙醇、生物柴油和生物甲烷等，它们可以由农作物、废弃物或藻类等生物质原料通过发酵、酯化等工艺制成B.生物燃料的使用可以减少对传统石油燃料的依赖，降低温室气体排放，但在生产过程中可能会与粮食生产竞争土地和水资源C.生物燃料的能量密度和燃烧性能与传统化石燃料相当，且易于储存和运输，可以直接替代传统燃料在交通运输和工业领域中的应用D.生物燃料的发展受到原料供应、生产成本、技术成熟度等因素的制约，目前在全球能源消费中的占比仍然较低，但具有较大的发展潜力8、在新能源汽车领域，电池技术是关键。对于锂离子电池在新能源汽车中的应用，以下描述哪一个是准确的？（）A.锂离子电池具有极高的能量密度，充电速度极快，且循环寿命几乎无限，使其成为新能源汽车的理想动力源，不存在任何缺点B.锂离子电池虽然能量密度较高，但存在安全性问题，如过热可能导致起火爆炸，且在低温环境下性能大幅下降。不过，通过不断的技术改进，这些问题正在逐步得到解决C.锂离子电池的成本过高，且资源稀缺，限制了其在大规模新能源汽车中的应用，未来将被其他新型电池完全取代D.锂离子电池的性能已经完全满足新能源汽车的需求，无需进一步研发和改进9、在新能源技术的生物能转化技术方面，以下关于其类型和效率的描述，不正确的是哪一项？（）A.生物能转化技术包括直接燃烧、气化、液化、发酵和厌氧消化等多种方式，不同的转化技术适用于不同类型的生物质原料和应用场景B.直接燃烧是最常见的生物能利用方式，但效率较低，且会产生一定的污染物排放；气化和液化技术可以提高能源转化效率，但技术难度和成本较高C.发酵和厌氧消化技术可以将生物质转化为生物燃料（如生物乙醇和生物甲烷），具有较高的能源转化效率和环境友好性D.所有的生物能转化技术都具有很高的效率和成熟的工艺，能够将生物质原料充分转化为有用的能源产品，不存在技术改进和优化的空间10、对于新能源在建筑领域的应用，如零能耗建筑的设计和建设，以下哪种技术或策略在降低建筑能耗方面发挥的作用最为显著？（）A.高效的建筑保温和隔热材料，减少热量的散失和吸收B.太阳能光伏一体化设计，将光伏板与建筑外观融合，提供电力C.智能照明和空调系统，根据室内外环境自动调节D.地源热泵系统，利用地下热能进行供暖和制冷11、生物质能作为一种可再生能源，其利用方式多种多样。当考虑将生物质转化为能源时，以下哪种转化方法在大规模应用中具有较高的能源效率和环境友好性？（）A.直接燃烧生物质获取热能B.发酵生物质生产生物乙醇C.热解生物质产生生物油和生物炭D.气化生物质生成合成气12、对于新能源技术的国际合作和技术转移，以下关于其意义和模式的描述，不正确的是哪一项？（）A.新能源技术的国际合作和技术转移有助于全球范围内的能源转型和应对气候变化，促进各国在新能源领域的共同发展B.国际合作可以通过联合研发项目、技术交流会议、人才培养计划等方式进行，实现资源共享、优势互补和技术创新C.技术转移可以通过技术许可、合作生产、直接投资等模式实现，但在技术转移过程中需要注意知识产权保护和技术适应性等问题D.新能源技术的国际合作和技术转移是单向的，发达国家向发展中国家输出技术，发展中国家只能被动接受，无法参与技术创新和合作13、在新能源技术的可靠性评估中，需要考虑设备故障概率、系统运行稳定性和应对极端环境的能力等因素。对于一个海上风电场，以下哪个因素对于其可靠性评估是最为重要的？（）A.风机基础在海洋环境中的耐久性B.海底电缆的故障风险C.海上气象条件对风机运行的影响D.以上因素都同等重要14、当研究氢能技术时，需要关注氢气的制取、储存、运输和应用等环节。对于大规模推广氢能在交通领域的应用，目前面临的主要瓶颈是哪方面？（）A.低成本高效率的制氢方法B.安全可靠的氢气储存技术C.便捷的氢气运输基础设施D.高性能的氢燃料电池15、在新能源汽车的动力系统中，除了电池，电驱动系统也至关重要。关于电驱动系统，以下说法不正确的是：（）A.永磁同步电机具有高效率、高功率密度的优点，在电动汽车中得到广泛应用B.交流异步电机结构简单、可靠性高，但在低速时效率较低C.电驱动系统的控制策略直接影响电动汽车的动力性能和能耗水平D.电驱动系统的成本很低，不会对新能源汽车的价格产生较大影响二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细论述新能源技术在能源存储领域的创新发展，如新型电池技术（如钠离子电池、钾离子电池）、超级电容器等。分析这些新技术的工作原理、性能特点和潜在应用场景。探讨如何突破现有技术瓶颈，实现能源存储技术的大规模应用和商业化。2、（本题5分）阐述新能源技术在工业生产中的应用（如工厂的屋顶光伏发电、余热回收利用）对提高工业能源效率和降低碳排放的作用，分析在工业领域推广新能源技术的障碍和促进措施。3、（本题5分）深入探讨新能源技术在仪器仪表行业的应用和精准能源管理。分析仪器仪表的运行和制造过程中的能源需求和精度要求，阐述新能源技术（如微能源采集、低功耗新能源供电）如何实现仪器仪表的精准能源管理和可持续运行，研究相关技术在该行业应用的技术突破和应用案例。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个地源热泵系统为一栋8000平方米的办公楼供暖和制冷，冬季从地下提取热量的功率为700kW，夏季向地下排放热量的功率为800kW。地源热泵系统的性能系数（COP）冬季为3.5，夏季为4.5。计算该系统冬季和夏季的耗电量。如果电价为0.7元/度，计算冬季和夏季的运行费用。2、（本题5分）一辆氢燃料电池叉车，储氢罐容量为3kg，氢气的热值为142MJ/kg，燃料电池系统效率为55%，叉车每小时工作能耗为15MJ。计算叉车的续航工作时间。假设氢气价格为40元/kg，每小时工作成本是多少？如果叉车初始购置成本为20万元，预计使用6年，每年工作2000小时，计算年均使用成本。3、（本题5分）一个分布式光伏发电系统，装机容量为10kW，安装角度为30度，当地的太阳辐射强度为1000W/m²，光伏组件的效率为16%。计算该系统的实时输出功率（单位：kW）。假设系统每天工作5小时，一个月按30天计算，计算月发电量（单位：kWh）。4、（本题5分）某地区规划建设一个地热能发电站，预计地热流体的温度为180℃，流量为200千克/秒，地热流体的比焓为750千焦/千克。发电系统的效率为10%，计算该电站的发电功率。如果该地区的用电负荷以每年5%的速度增长，3年后该电站的发电功率是否能够满足需求？若不能满足，需要提高多少发电效率才能满足需求？5、（本题5分）某分布式光伏发电系统安装在一个工厂屋顶，面积为1000平方米，光伏板的转换效率为18%，每平方米可安装150W的光伏组件。该地区年平均日照时间为1600小时，系统效率为75%。计算该系统一年的发电量。如果工厂自用比例为70%，上网电价为0.4元/度，自用电价为0.8元/度，计算该系统一年的电费节省和上网收益。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）风能是另一种具有巨大潜力的新能源。请深入探讨风力发电的工作原理、技术分类（如水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机），以及不同类型风力发电机的特点和适用场景。分析当前风力发电产业的发展现状，包括装机容量、分布地区、政策支持等，并研究在大规模开发风力资源过程中可能遇到的环境影响和电网接入问题，提出相应的解决措施和发展建议。2、（本题10分）准确评估新能源的资源量对于合理规划和开发利用至关重要。请深入探讨新能源资源评估