中国矿业大学《热工基础》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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、在新能源技术的成本分析和经济效益评估方面，以下关于其方法和影响因素的描述，不正确的是哪一项？（）A.新能源技术的成本包括设备采购成本、安装成本、运营维护成本、燃料成本（如有的话）和环境成本等，需要综合考虑这些成本来评估其经济性B.经济效益评估需要考虑新能源项目的投资回收期、内部收益率、净现值等指标，同时要考虑市场价格波动、政策补贴变化、技术进步等因素的影响C.随着技术进步和规模扩大，新能源技术的成本逐渐降低，经济效益不断提高，但在短期内仍难以与传统能源竞争，需要政策支持和市场机制的引导D.新能源技术的成本和经济效益是固定不变的，不受技术创新、市场需求和政策环境等因素的影响，可以通过简单的计算和预测得出准确的结论2、对于海洋能的开发利用，以下关于其形式和面临的困难的描述，哪一种是准确的？（）A.海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。海洋能的开发利用具有潜力巨大、可再生、清洁等优点，但同时面临着技术复杂、成本高昂、设备易受海洋环境腐蚀和破坏、能量转换效率低等困难，且海洋能的分布不均匀，开发的规模和稳定性也受到限制B.海洋能只有潮汐能一种形式，开发容易，没有困难C.海洋能开发成本低，技术简单，已经大规模应用D.海洋能能量不稳定，没有开发价值3、在新能源的研发过程中，跨学科合作成为推动创新的重要力量。假设一个新能源研究项目涉及材料科学、电气工程和化学工程等多个领域，以下哪种合作模式最有可能提高研究效率和创新成果的产出？（）A.不同学科的研究人员在同一实验室共同工作，实时交流和协作B.设立跨学科的研究中心，整合资源和协调研究方向C.通过网络平台和定期会议进行信息共享和讨论D.以上三种模式相结合，根据具体研究任务灵活运用4、在新能源技术的国际竞争中，知识产权保护至关重要。假设一家企业拥有一项关键的新能源技术专利，以下哪种策略最有助于保护其知识产权并实现商业价值最大化？（）A.严格保密专利技术，不进行任何授权和合作B.广泛授权给其他企业，收取高额专利费C.与战略合作伙伴进行专利交叉许可，共同发展D.主动公开专利技术，推动行业技术进步5、在新能源技术的氢能利用方面，以下关于氢能制备方法的描述，不正确的是哪一项？（）A.氢能可以通过水电解、化石燃料重整、生物质气化等方法制备，其中水电解是一种清洁、可持续的制氢方式，但目前成本较高B.化石燃料重整制氢是目前最主要的制氢方法，但会产生大量的二氧化碳排放，不符合清洁能源的发展要求C.生物质气化制氢具有原料来源广泛、成本低等优点，但气化过程中会产生一些杂质，需要进行复杂的净化处理D.所有的氢能制备方法都已经非常成熟，成本低廉，效率高，能够满足大规模氢能应用的需求，不存在任何技术瓶颈和限制6、在探讨太阳能光伏发电技术时，以下关于其工作原理和主要组成部分的描述，哪一项是准确的？（）A.太阳能光伏发电是基于光生伏特效应，将太阳光能直接转化为电能。主要由太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池组成。太阳能电池板由多个光伏电池串联或并联而成，将光能转化为直流电；控制器用于控制电池板的充电和放电，保护蓄电池；逆变器将直流电转换为交流电，以满足家庭和工业用电需求；蓄电池用于存储多余的电能，以备夜间或阴天使用B.太阳能光伏发电主要依靠热能转化为电能，其组成部分包括太阳能集热器、蒸汽轮机和发电机。通过太阳能集热器收集热量产生蒸汽，驱动蒸汽轮机带动发电机发电C.太阳能光伏发电的原理是电磁感应，通过磁场的变化产生电流。主要组成有磁场发生器、线圈和变压器D.太阳能光伏发电是利用化学反应将太阳能转化为电能，由反应容器、催化剂和电极组成7、新能源技术的研发需要大量的资金投入和人才支持，以下关于新能源研发的说法，不准确的是：（）A.企业、科研机构和高校在新能源技术研发中发挥着重要作用，形成产学研合作的创新体系B.政府通过设立科研项目、提供资金支持和政策引导，推动新能源技术的研发和应用C.国际合作在新能源研发中日益重要，可以共享研究成果、降低研发成本和风险D.新能源技术的研发风险低、周期短，短期内就能取得重大突破和广泛应用8、新能源技术的发展离不开政策支持和市场机制。以下关于新能源政策和市场的说法，不正确的是（）A.各国政府通过制定补贴政策、税收优惠和可再生能源配额制度等措施，鼓励新能源的开发和利用，推动能源结构的转型B.随着新能源技术的不断进步和成本的降低，新能源在市场中的竞争力逐渐增强，市场份额不断扩大，但仍面临着传统能源的强大竞争压力C.新能源市场的发展受到能源价格波动、技术创新速度、政策稳定性等多种因素的影响，具有较大的不确定性D.新能源市场完全由市场机制调节，政府不需要进行干预，只要技术成熟，新能源自然会取代传统能源9、新能源技术的发展也带来了一些新兴的商业模式，如能源合同管理、分布式能源交易等。在一个分布式光伏发电项目中，如果采用能源合同管理模式，以下哪个方面的约定是最为核心的？（）A.项目的投资和建设责任B.发电收益的分配方式C.设备的维护和管理责任D.合同的期限和终止条件10、在新能源的开发利用中，能源存储与转化的效率是关键问题。关于热化学储能技术，以下哪种描述是正确的？（）A.热化学储能技术具有能量密度高、存储时间长、效率高等优点，但技术复杂，目前仍处于实验室研究阶段B.热化学储能技术已经成熟，广泛应用于工业和民用领域，是解决能源存储问题的主要手段C.热化学储能技术存在严重的安全隐患，且成本高昂，不具备实际应用的可能性D.热化学储能技术的效率低下，无法与其他储能技术竞争，未来发展前景黯淡11、在新能源技术的研发过程中，实验和测试设备的先进性和准确性对研究结果有着重要影响。对于一个研究新能源材料性能的实验室，如果要提高实验结果的可靠性，以下哪种实验设备的升级是最为迫切的？（）A.高精度的材料分析仪器B.先进的电池测试系统C.高效的能源转化实验装置D.大规模的模拟计算设备12、在研究新能源技术的国际合作时，以下关于其意义和形式的描述，哪一种是准确的？（）A.新能源技术的国际合作具有重要意义，它可以促进技术交流和共享，加速研发进程，降低研发成本，共同应对全球性的能源和环境挑战。国际合作的形式包括联合研发项目、技术转让、人才交流、共建能源基础设施等。通过国际合作，可以整合各国的优势资源，提高新能源技术的全球普及和应用水平B.新能源技术的国际合作没有必要，各国应该独立发展自己的技术C.新能源技术的国际合作主要是竞争关系，合作形式很少D.新能源技术的国际合作只限于发达国家之间，发展中国家无法参与13、新能源技术的创新往往伴随着商业模式的创新。假设一家新能源企业开发了一种创新的能源管理解决方案，以下哪种商业模式最有可能实现快速市场推广和盈利？（）A.直接销售产品和服务给终端用户B.与能源供应商合作，共同推广和分成C.采用租赁模式，按使用量收费D.以上商业模式的组合运用14、新能源技术的知识产权保护对于企业的创新和发展具有重要意义。在新能源领域，专利申请和技术秘密保护是常见的知识产权保护方式。对于一家新能源研发企业，如果要保护其核心技术不被竞争对手模仿，以下哪种知识产权保护策略是最为有效的？（）A.积极申请专利B.严格保密技术秘密C.专利和技术秘密相结合D.不进行任何保护，依靠技术领先优势15、水能是一种传统的可再生能源，也是目前全球电力供应的重要组成部分。关于水能发电，以下描述不正确的是（）A.水能发电的原理是利用水流的势能和动能推动水轮机旋转，进而带动发电机发电，其能量转化过程简单高效B.水电站按照开发方式可以分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站等，不同类型的水电站适用于不同的地理条件和水能资源状况C.水能发电具有启动速度快、调节性能好、运行成本低等优点，但也存在建设周期长、投资大、对生态环境影响较大等问题D.全球的水能资源已经得到了充分的开发和利用，未来不会再有新的大型水电站建设项目二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）新能源的发展对材料科学提出了新的要求和挑战。请深入探讨新能源开发所需要的新型材料，如高效光伏材料、高性能电池材料和耐温耐腐蚀的储能材料等。研究材料性能对新能源技术发展的制约和促进作用，以及如何通过材料研发和创新来突破新能源技术的瓶颈。同时，分析在新能源应用中材料的可靠性、耐久性和回收利用等问题，以及相应的解决方案。2、（本题5分）详细论述新能源技术在分布式能源系统中的应用模式和优势。以一个具体的分布式能源项目为例，分析其系统构成、能量管理策略和经济效益，并探讨分布式能源系统在未来能源体系中的地位和发展趋势。3、（本题5分）深入分析新能源技术在推动区域经济协调发展中的应用，探讨不同地区如何根据自身资源禀赋发展特色新能源产业，实现区域经济的协同增长。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家企业安装了一套5kW的屋顶风力发电系统，风机的切入风速为2.5m/s，额定风速为10m/s，切出风速为20m/s。该地区年平均风速为6m/s，风速概率分布符合威布尔分布，形状参数为2，尺度参数为7。计算该风机一年的理论发电量。假设风机发电效率在额定风速以下与风速的平方成正比，在额定风速以上保持额定功率输出，同时考虑风机可用性为90%，计算实际年发电量。若上网电价为0.45元/度，计算年发电收益。2、（本题5分）某地区计划建设一个50MW的太阳能光伏发电站，光伏板的转换效率为20%，该地区年平均日照时间为1800小时。假设光伏电站的系统效率为80%，计算该电站一年的发电量。若上网电价为0.5元/度，计算该电站一年的发电收益。同时，考虑电站的初始投资为4亿元，设备使用寿命为25年，每年的运维成本为500万元，计算该电站的投资回收期。3、（本题5分）某超级电容器储能系统，电容容量为1500F，工作电压范围为80V-400V。假设放电过程中电压呈线性下降，计算该超级电容器能够存储的能量。如果要在8秒内释放完存储的能量，计算平均放电功率。同时，比较超级电容器与同等容量铅酸电池在能量密度和功率密度方面的差异。4、（本题5分）一个氢燃料电池无人机，储氢量2千克，氢气能量密度140兆焦/千克，燃料电池效率55%，无人机飞行功率10千瓦。计算无人机的最大飞行时间。如果要将飞行时间增加一倍，储氢量至少需要达到多少千克？5、（本题5分）某潮汐能发电站，采用单库双向发电方式，水库面积为0.8平方千米，平均潮差为4.5米，发电效率为18%。一天有两次涨潮和落潮，每次涨潮和落潮时间各为6小时。计算该电站一天的发电量。假设上网电价为0.52元/度，每年运行280天，计算年发电收益。已知初始投资6亿元，设备寿命28年，每年运维成本1200万元，求投资回收期。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）详细论述新能源技术在橡胶塑料行业的节能减排和资源循环利用，如橡胶塑料生产中的新能源加热系统、废旧橡胶塑料的能源化回收、新能源在橡塑制品成型工艺中的应用等。分析新能源技术如何降低橡胶塑料行业的能源消耗和环境污染，提高资源利用效率。探讨在橡胶塑料行业推广新能源技术的技术挑战和政策支持。2、（本题10分）详细论述新能源汽车中锂离子电池的工作原理、性能特点以及目前面临的技术挑战。包括电池的充放电过程、能量密度