郑州大学《传热学实验》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《传热学实验》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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1分，共15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、生物质能是一种来源广泛的可再生能源，包括农作物秸秆、林业废弃物、畜禽粪便等。以下关于生物质能的利用，说法错误的是（）A.生物质能可以通过直接燃烧、气化、液化、发酵等方式转化为热能、电能、燃料等形式，实现能源的利用B.生物质发电是生物质能利用的重要途径之一，包括生物质直燃发电、生物质气化发电和生物质沼气发电等，但生物质发电存在效率低、成本高的问题C.生物燃料如生物乙醇、生物柴油等可以替代传统的石油燃料，减少对化石能源的依赖，但生物燃料的生产可能会引发粮食安全和土地资源竞争等问题D.生物质能是一种零碳排放的能源，其利用过程中不会产生任何温室气体和污染物，对环境没有任何负面影响2、新能源技术在农业领域也有一定的应用前景。以下关于新能源在农业中的应用描述，错误的是：（）A.太阳能灌溉系统可以利用光伏发电驱动水泵，为农田提供灌溉用水B.生物质能可以用于农村沼气池的建设，提供炊事和照明用能C.新能源在农业中的应用可以降低农业生产成本，但对农业生产方式没有实质性改变D.风力发电可以为农业生产中的加工设备和冷藏设施提供电力3、在研究新能源存储技术时，需要考虑多种因素，如存储容量、充放电效率、成本和使用寿命等。假设要为一个大规模的可再生能源发电场配备储能系统，以平衡电力输出的波动，以下哪种储能技术可能是最适合的选择？（）A.锂离子电池储能，具有较高的能量密度和充放电效率，但成本相对较高B.铅酸电池储能，技术成熟，成本较低，但能量密度和循环寿命有限C.超级电容器储能，充放电速度极快，但存储容量相对较小D.液流电池储能，可扩展性强，适合大规模应用，但系统复杂度较高4、随着全球能源需求的不断增长和传统能源带来的环境问题日益严峻，新能源的开发和利用成为了当今世界能源领域的重要课题。关于新能源，以下描述错误的是（）A.新能源一般是指在新技术基础上可系统地开发利用的可再生能源，包括太阳能、风能、水能、生物质能等B.新能源的特点是资源丰富、清洁环保、可再生、低碳排放，但往往存在能量密度低、分布不均匀、开发成本高等问题C.太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，其利用方式主要有太阳能光伏发电和太阳能光热发电，但太阳能发电受天气和昼夜影响较大D.新能源的发展已经非常成熟，能够完全替代传统能源，满足全球的能源需求，且不存在任何技术和成本上的挑战5、在新能源汽车领域，电池技术是关键。以下关于锂离子电池和镍氢电池在新能源汽车中的应用，表述不准确的是（）A.锂离子电池具有较高的能量密度和功率密度，能够提供较长的续航里程和较强的动力输出，因此在新能源汽车中得到了广泛应用B.镍氢电池虽然能量密度相对较低，但具有较好的充放电循环寿命和安全性，在一些混合动力汽车中仍有一定的应用C.锂离子电池的成本较高，且在高温和低温环境下的性能表现不如镍氢电池，这在一定程度上限制了其大规模推广D.随着技术的不断进步，锂离子电池的性能不断提升，成本逐渐降低，未来有望完全取代镍氢电池在新能源汽车中的应用6、在新能源技术中，储能技术对于解决能源供需不平衡和提高能源利用效率具有重要意义。关于电化学储能中的钠硫电池，以下叙述哪一项是正确的？（）A.钠硫电池具有能量密度高、循环寿命长、成本低等优点，是目前最理想的大规模储能技术，没有任何缺点和限制B.钠硫电池的工作温度较高，需要在300摄氏度左右运行，这对其安全性和系统复杂性提出了挑战，但同时也使其具有较高的能量效率C.钠硫电池由于其复杂的化学性质和较高的成本，在储能领域的应用前景非常有限，很快会被其他新型储能技术取代D.钠硫电池的充放电速度极快，可以在短时间内完成大量能量的存储和释放，适用于对响应速度要求极高的应用场景7、在新能源的国际合作项目中，技术转移和知识共享是重要的内容。假设一个发展中国家参与国际新能源合作，希望获得先进的技术和知识，以下哪种方式最有可能实现有效的技术转移和知识共享？（）A.派遣技术人员到发达国家的相关企业和研究机构学习交流B.邀请国外专家到本国进行技术培训和指导C.建立联合研发项目，共同开展研究和开发工作D.以上三种方式结合使用，形成全方位的合作机制8、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9、对于风能发电技术，在探讨不同类型的风力发电机（如水平轴和垂直轴）的特点和适用场景时，以下哪一项阐述是最恰当的？（）A.水平轴风力发电机通常具有较高的发电效率，适用于大规模的风电场，因为它们能更好地利用高风速。然而，它们对风向的要求较高，安装和维护成本也相对较高。垂直轴风力发电机则对风向不敏感，结构较为简单，适合在城市和分散的地区使用，但发电效率相对较低B.水平轴风力发电机是主流，垂直轴风力发电机几乎没有应用价值，因为其效率低且不稳定C.风力发电机的类型对其性能和适用场景影响不大，选择哪种主要取决于成本和个人喜好D.垂直轴风力发电机在所有方面都优于水平轴风力发电机，未来将完全取代水平轴风力发电机10、随着新能源技术的发展，能源管理系统变得越来越重要。假设一个大型工业园区要建立能源管理系统，以实现能源的高效利用和节能减排。以下哪种功能对于该系统来说是最为核心和关键的？（）A.实时能源监测和数据分析，及时发现能源消耗的异常情况B.能源设备的远程控制和调度，优化设备运行状态C.能源预测和规划，为未来的能源需求提供准确的预测和规划D.能源成本核算和节能措施评估，以确定最经济有效的节能方案11、新能源的开发和利用离不开储能技术的支持。以下关于储能技术的描述，不正确的是（）A.储能技术可以解决新能源发电的间歇性和不稳定性问题，提高电力系统的可靠性和稳定性B.常见的储能技术包括电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、抽水蓄能等，它们各有优缺点和适用场景C.电池储能是目前应用最广泛的储能技术之一，锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池等是常见的电池类型，但电池的寿命和安全性仍然是制约其发展的重要因素D.储能技术的成本已经很低，不需要进一步降低成本就能够大规模推广和应用12、在新能源技术领域，关于新能源与可持续发展目标的关系，以下哪种描述最为准确和全面？（）A.新能源的发展与可持续发展目标紧密相连。新能源的广泛应用有助于减少温室气体排放，应对气候变化，实现碳达峰和碳中和目标。同时，新能源的开发和利用可以促进能源供应的多样化，减少对有限的传统化石能源的依赖，增强能源安全。此外，新能源产业的发展能够创造就业机会，推动经济增长，促进区域平衡发展，为实现社会可持续发展做出贡献B.新能源与可持续发展目标关系不大，可持续发展主要依靠其他方面的努力C.新能源的发展会对可持续发展造成负面影响，如资源消耗和环境污染D.可持续发展目标对新能源技术的发展没有任何指导意义13、氢能源作为一种清洁的新能源，其制取方式多样。在众多制氢方法中，以下哪种方法在未来大规模商业化应用中具有最大的发展潜力？（）A.水电解制氢，过程清洁但能耗较高B.化石燃料重整制氢，原料丰富但碳排放高C.生物质气化制氢，可再生但技术尚不成熟D.太阳能光催化制氢，绿色环保但效率有待提高14、在新能源技术的发展过程中，公众的参与和支持具有重要意义。假设要组织一场关于新能源技术的公众宣传活动，以下哪种形式最能吸引公众的关注和参与？（）A.举办专业的学术研讨会，邀请专家学者演讲B.开展科普展览和互动体验活动，让公众亲身感受新能源技术C.组织志愿者活动，参与新能源项目的建设和推广D.在线上平台发布宣传资料和视频，进行远程宣传15、新能源技术的发展也带来了一些材料方面的需求和创新。以下关于新能源材料的说法，错误的是：（）A.高性能的锂离子电池正负极材料对于提高电池性能和安全性至关重要B.用于太阳能电池的半导体材料不断更新换代，以提高光电转换效率C.储氢材料的研究重点是提高储氢容量和吸放氢速度D.新能源材料的研发已经非常成熟，不需要进一步投入资源二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）全面论述新能源技术在体育场馆和大型活动中的应用，如太阳能照明、电动车辆运输等。分析新能源如何满足临时性高能耗需求，降低活动的碳排放，以及在活动结束后的设备再利用和可持续发展规划。2、（本题5分）深入探讨新能源在航空运输领域的应用前景和技术瓶颈。分析航空运输业对能源的巨大需求和对环境的影响。讨论新能源（如生物燃料、电动飞机、氢燃料电池飞机）在航空领域的应用潜力和发展趋势。探讨新能源在航空运输中面临的技术瓶颈，如能量密度、重量限制、安全性等问题，以及可能的解决方案。3、（本题5分）全面论述新能源技术在玻璃和陶瓷行业的应用和能源转型挑战。解释玻璃和陶瓷制造过程中的高温能源需求和能源成本，分析新能源（如太阳能窑炉、氢能燃烧技术）如何助力行业的能源转型和节能减排，探讨新能源技术在该行业应用的技术难度和解决方案。4、（本题5分）深入分析新能源技术在工业领域的应用案例和效益评估。举例说明新能源在工业生产过程中的具体应用（如工厂的太阳能屋顶、余热回收利用等），评估其对工业节能减排、降低成本和提高竞争力的实际效果，探讨工业企业在采用新能源技术时的决策因素和面临的困难。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某生物质气化炉每小时消耗生物质1.5吨，热值17MJ/kg，气化效率75%，产气热值5.5MJ/m³，燃气轮机发电效率32%。求每小时发电功率。年运行8000小时，上网电价0.42元/千瓦时，求年发电收益。2、（本题5分）一个氢燃料电池系统，氢气的流量为0.1千克/秒，氢气的热值为140兆焦/千克，燃料电池的效率为60%。计算该系统的输出功率。如果要将输出功率提高到50千瓦，需要将氢气流量增加到多少千克/秒？3、（本题5分）一个地热能发电站，采用闪蒸发电技术，地热水温度为180℃，流量为200t/h，热焓值为760kJ/kg。假设发电效率为10%，计算该电站的发电功率。如果地热水回灌温度为70℃，计算每天的热量损失。同时，考虑设备维护成本为每天10000元，计算每天的运营成本。4、（本题5分）某风电场的一台风力发电机，叶片半径为50米，风速为10米/秒时，风能利用系数为0.45。计算该风机吸收的风能功率。若风机的机械效率为90%，发电机效率为95%，计算风机的输出电功率。假设风机每年运行2500小时，计算风机的年发电量。5、（本题5分）某潮汐能装置一个潮汐周期涨落潮各7小时，潮差7米，库区12km²，综合效率28%。求一个周期发电量。年运行330天，上网价0.6元/千瓦时，求年发电收益。四、综合题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）新能源技术的进步对能源消费文化和生活方式产生了深刻的塑造作用。请综合分析新能源如何改变人们对能源的认知、价值观念和日常行为习惯，如能源节约意识、绿色出行选择、智能家居能源管理等。研究能源消费文化的转变对社会可持续发展的推动作用和潜在挑战。探讨如何通过宣传教育、文化创新和社会引导来培育和强化积极的能源消费文化，促进新能源的更广泛应用和社会文明进步。2、（本题10分）深入探讨太阳能热发电技术的原理、分类（如塔式、槽式、碟式）以及各自的优缺点。分析太阳能热发电系统中的聚光装置、传热介质和储能系统的工作原理和技术挑战。研究如何提高太阳能热发电的效率、降低成本，并探讨其在大规模能源供应中的潜力和限制。3、（本题10分）全面论述新能源储能技术的重要性和分类，如电池储能（锂离子电池、钠硫电池等）、超级电容器