中南大学《工程热力学》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页中南大学《工程热力学》

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、在新能源技术中，有关氢能源的存储和运输方式，以下哪一种描述是最全面的？（）A.氢能源的存储方式包括高压气态存储、低温液态存储和固态材料存储。高压气态存储成本较低，但存储密度有限；低温液态存储能提高存储密度，但能耗高且需要良好的绝热措施；固态材料存储具有较高的安全性和潜在的高存储密度，但仍处于研究阶段。运输方面，管道运输适合大规模、长距离输送，但建设成本高；液氢槽车运输适用于中小规模运输，但存在蒸发损失B.氢能源的存储和运输问题无法解决，限制了其大规模应用C.氢能源的存储和运输只需要采用一种方式即可，不需要多种方式结合D.氢能源的存储和运输方式简单，不存在技术难题2、风能作为一种可再生能源，在全球能源结构中占据重要地位。对于风力发电技术，下列叙述不准确的是：（）A.风力发电机组的选址非常重要，需要考虑风速、风向、地形等多种因素，以确保高效发电B.直驱式风力发电机没有齿轮箱，减少了机械损耗和故障概率，但成本相对较高C.风力发电的输出功率具有间歇性和波动性，需要与其他能源或储能装置配合使用，以保障电网稳定D.随着技术进步，小型家用风力发电机的普及使得每个家庭都能实现完全依靠风力发电自给自足3、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4、在新能源技术的环境影响评估中，需要全面考虑能源生产、使用和废弃阶段的环境效应。对于一个大规模的风电场，其主要的环境影响可能来自于哪些方面？（）A.对鸟类迁徙和生态系统的干扰B.风机制造和运输过程中的碳排放C.风电场建设对土地利用的改变D.以上方面都需要综合考虑5、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6、在新能源储能技术中，以下关于锂电池和超级电容器的特点和应用场景的描述，哪一项是正确的？（）A.锂电池具有能量密度高、循环寿命较长、自放电率低等优点，适用于对能量需求较大、续航要求高的应用，如电动汽车和便携式电子设备。超级电容器则具有功率密度高、充电速度快、循环寿命长等特点，适用于需要快速充放电、瞬间提供大功率的场合，如电动汽车的启动和制动能量回收B.锂电池功率密度高，充电速度快，适合用于瞬间大功率输出。超级电容器能量密度高，循环寿命短，适用于长期储能C.锂电池和超级电容器性能相似，可以互相替代，没有明显的应用场景区别D.锂电池和超级电容器都存在能量密度低、成本高的问题，应用受到限制7、在新能源领域，储能技术的发展对于平衡供需、提高能源利用效率具有重要意义。以下关于储能技术应用场景的描述，不准确的是：（）A.储能技术可以用于电网调峰，在用电低谷时储存电能，高峰时释放电能，以稳定电网运行B.新能源分布式发电系统中，储能可以平滑发电输出，提高电能质量和供电可靠性C.储能技术可以应用于移动设备，如电动汽车和电动自行车，延长其续航里程D.储能技术目前主要用于大规模电力存储，对于家庭和小型商业用户来说没有实际应用价值8、新能源汽车的发展是当前交通领域的一个重要趋势。当探讨新能源汽车的续航里程问题时，以下哪种技术或策略对于显著增加车辆的续航能力最为有效？（）A.不断提高电池的能量密度，增加电池容量B.优化车辆的空气动力学设计，降低风阻C.减少车辆的电子设备和辅助系统，降低能耗D.限制车辆的最高行驶速度，以节省电能9、在新能源的国际合作中，不同国家和地区在技术研发、市场推广和政策制定等方面存在差异。假设一个国际新能源合作项目旨在促进全球新能源技术的发展和应用，以下哪个方面可能是合作中面临的最大障碍？（）A.技术标准的统一和互认，不同国家的技术标准和规范存在差异B.知识产权的保护和共享，各方在技术研发中的知识产权归属和使用存在争议C.资金的筹集和分配，不同国家的投入能力和利益诉求不同D.文化和政策差异，导致在项目实施和管理上存在沟通和协调困难10、新能源在交通领域的应用不仅局限于汽车，还包括轨道交通、船舶和飞机等。在电动船舶的发展中，如果要提高船舶的续航里程和动力性能，以下哪种技术改进是最为重要的？（）A.提高电池能量密度B.优化船舶的动力系统C.采用高效的充电技术D.减轻船舶的自重11、关于新能源在智能电网中的应用，以下对于其作用和影响的描述，哪一种是准确的？（）A.新能源接入智能电网有助于实现能源的多样化供应，提高电网的可靠性和灵活性。通过智能监测和控制技术，可以更好地整合分布式新能源发电，实现电力的优化调配。但新能源的间歇性和不确定性也给电网的稳定性、电能质量和调度带来了挑战，需要发展先进的储能技术、预测算法和电网调控策略来应对B.新能源在智能电网中的作用微不足道，对电网没有明显影响C.新能源接入智能电网会导致电网崩溃，无法实现有效整合D.新能源在智能电网中的应用非常简单，没有任何技术难题12、在新能源技术的发展中，材料科学的进步起着重要的支撑作用。例如，在光伏电池中，新型半导体材料的研发可以显著提高电池效率。对于下一代高效光伏材料的研究，以下哪个方向最具潜力？（）A.有机-无机杂化钙钛矿材料B.宽禁带半导体材料C.二维材料如石墨烯在光伏中的应用D.量子点材料在光伏领域的突破13、在新能源技术的氢能储存和运输方面，以下关于其技术挑战和解决方案的描述，不正确的是哪一项？（）A.氢能的储存方式包括高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢等，每种储存方式都存在着各自的优缺点和技术难题B.高压气态储氢是目前应用最广泛的储氢方式，但储氢密度较低，需要开发更高压力的储氢容器；低温液态储氢具有较高的储氢密度，但能耗大、成本高C.固态储氢是一种具有发展潜力的储氢方式，通过将氢气与金属或化学材料结合实现储存，但目前仍处于研究阶段，尚未实现大规模应用D.氢能的运输可以通过管道运输、液氢槽车运输和高压氢气瓶运输等方式，其中管道运输是最经济、高效、安全的运输方式，已经得到广泛应用14、氢能作为一种清洁能源，具有广阔的应用前景。关于氢能的特点和利用，以下描述不正确的是（）A.氢能具有能量密度高、燃烧产物无污染、来源广泛等优点，被视为未来能源体系的重要组成部分B.目前制取氢能的主要方法有化石能源重整、水电解、生物质气化等，但制取成本较高，限制了其大规模应用C.氢能的储存和运输是氢能利用的关键环节，目前常用的储氢方法有高压气态储氢、低温液态储氢和固体材料储氢等，但都存在一定的技术难题D.氢能在交通领域的应用已经非常成熟，氢燃料电池汽车已经完全取代了传统的燃油汽车和电动汽车15、在新能源材料的研究中，提高光电转换效率是一个重要的目标。假设一种新型的太阳能电池材料正在研发中，以下哪种特性对于提高其光电转换效率最为关键？（）A.更高的载流子迁移率，减少电荷传输过程中的损失B.更宽的光吸收范围，能够吸收更多波长的太阳光C.更低的制造成本，便于大规模生产和应用D.更好的稳定性和耐久性，延长电池的使用寿命二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入探讨新能源技术在偏远地区和贫困地区能源供应中的作用，分析这些地区应用新能源的可行性和必要性，举例说明成功的项目案例，并提出推广新能源在这些地区应用的政策建议。2、（本题5分）详细阐述新能源技术在航空航天领域的应用前景和挑战。分析电动飞机、卫星太阳能动力系统等的技术进展和限制因素。探讨新能源技术如何改变航空航天的能源供应模式，以及在研发过程中需要解决的关键技术问题（如高能量密度电池、高效太阳能转化）。3、（本题5分）新能源技术的应用不仅局限于能源领域，还在工业生产、农业发展、建筑节能等领域发挥着重要作用。请详细论述新能源在这些非能源领域的具体应用案例（如工业余热利用、农业温室大棚的能源供应、零能耗建筑等）、应用效果以及所带来的产业升级和发展机遇，探讨如何进一步拓展新能源在非能源领域的应用范围和深度，推动相关产业的绿色转型和可持续发展。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某潮汐能发电站，潮差为7m，水库面积为900000m²，发电效率为28%。计算电站的满负荷发电功率和每天的发电量（假设每天涨落潮各两次，每次发电4.5小时）。2、（本题5分）一个海上风力发电场，平均水深30米，拟安装5MW的风力发电机组。每台风机基础及安装成本为800万元，海底电缆铺设成本为200万元/千米，风电场到陆地变电站距离为20千米。计算一台风机的基础及电缆铺设总成本。如果风电场共安装50台风机，计算风电场的建设总投资。3、（本题5分）一个海上风力发电场，距离海岸20公里，需要铺设海底电缆将电力输送到岸上。电缆的电阻为0.1Ω/km，输送功率为10MW，电压为35kV。计算电缆的输电损耗。如果输电损耗占总发电量的5%，计算每年的输电损失电量。假设上网电价为0.7元/度，计算每年的输电损失费用。4、（本题5分）一辆新能源公交车，电池容量为200kWh，续航里程为300公里。每天行驶里程约200公里，充电桩充电功率为60kW，充电效率为90%。计算充满电所需时间。假设电价为0.8元/度，每天充电一次，计算每天的充电成本。若电池寿命为1500次循环，电池成本20万元，计算每公里的电池折旧成本。5、（本题5分）某生物质直燃发电厂年消耗生物质燃料30万吨，燃料的热值为16000kJ/kg，锅炉效率为80%，发电效率为25%。计算该电厂的年发电量。如果生物质燃料的收购价格为400元/吨，上网电价为0.4元/度，计算电厂的燃料成本和年发电收益。同时，假设电厂的初始投资为5亿元，设备使用寿命为25年，每年的运维成本为1000万元，计算投资回收期。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）以通信行业为应用场景，综合研究新能源技术的融合与创新。包括通信基站的新能源供电解决方案、数据中心的能源优化策略、新能源在通信网络中的智能管理等方面，分析新能源技术对通信行业能源效率和可靠性的提升作用，探讨通信行业发展对新能源技术的特殊需求和创新驱动因素。2、（本题10分）以某一地区的分布式能源项目实践为例，综合研究分布式能源系统的应用效果和发展挑战