中国矿业大学《热工学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《热工学》2021-2022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、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2、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3、新能源技术的推广应用面临着诸多挑战，以下关于这些挑战的描述，错误的是：（）A.新能源发电的成本相对较高，在一定程度上限制了其大规模普及和应用B.新能源技术的稳定性和可靠性有待提高，例如太阳能和风能的间歇性和波动性C.新能源产业的发展需要完善的政策支持和市场机制，但目前相关政策和市场还不够成熟D.新能源技术的研发已经非常成熟，不存在技术瓶颈和难题，只需要加大推广力度即可4、新能源技术的发展离不开材料科学的支持。在研发新型高效的太阳能电池材料时，以下哪种材料特性对于提高电池性能最为关键？（）A.高的载流子迁移率，促进电荷传输B.宽的能带隙，吸收更多的太阳光C.良好的稳定性和耐候性，延长使用寿命D.低的制备成本，便于大规模生产5、在新能源储能技术的研究中，除了提高性能和降低成本外，安全性也是一个重要考量因素。假设一种新型的储能技术正在研发中，以下哪种特性对于保障其安全性最为关键？（）A.过充过放保护机制，防止电池过度充电和放电B.热管理系统，有效控制电池工作温度，防止过热C.短路保护功能，在发生短路时迅速切断电路D.电池材料的稳定性和化学惰性，降低发生危险反应的可能性6、新能源技术的应用也需要考虑与现有基础设施的兼容性。当推广新能源汽车时，以下哪个方面的基础设施改造最为紧迫和重要？（）A.建设更多的公共充电桩和换电站B.改造电网以适应大规模的电动汽车充电需求C.优化道路交通设施，提高新能源汽车的通行效率D.建立废旧电池回收和处理体系7、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8、在海洋能的开发利用中，潮汐能和波浪能都具有一定的潜力。当选择一个地点开发海洋能项目时，以下哪个因素对于确定优先开发哪种海洋能形式最为关键？（）A.当地的潮汐幅度和波浪高度B.海底地形和地质条件C.周边的海洋生态环境D.当地的用电需求和电网接入条件9、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10、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11、对于新能源在航空领域的应用，如电动飞机的研发，以下哪种技术难题是目前最需要突破的？（）A.电池能量密度的大幅提升，以满足飞机的续航需求B.高效的电机和电力驱动系统，提高动力性能C.轻量化的材料和结构设计，减轻飞机重量D.适应高空环境的冷却和绝缘技术，确保系统的可靠性12、海洋能是一种潜力巨大的新能源，包括潮汐能、波浪能和海流能等多种形式。在开发海洋能的过程中，面临着设备可靠性、海洋环境适应性和能量转换效率等诸多挑战。对于一个潮汐能发电项目，如果要提高其能量转换效率并降低设备维护成本，以下哪种技术方案是值得优先探索的？（）A.采用新型的潮汐能捕获装置B.优化电站的选址C.改进能量转换系统D.增加备用发电设备13、新能源汽车的电池回收和再利用是一个重要的环节，涉及环保和资源节约等问题。对于一种常见的锂离子电池，如果要实现高效的回收和再利用，以下哪个步骤是最为复杂和关键的？（）A.电池的拆解和分类B.有价金属的提取C.回收材料的再制造D.建立回收渠道和网络14、在新能源技术的研发过程中，成本效益分析是至关重要的。当评估一种新型新能源技术的可行性时，以下哪个方面的成本最容易被忽视但却可能对项目的长期效益产生重大影响？（）A.初始投资成本，包括设备购置和安装费用B.运营和维护成本，如设备维修和人员培训费用C.环境成本，如废弃物处理和生态恢复费用D.技术更新和升级成本，以保持竞争力15、新能源技术在建筑领域的应用越来越广泛。以下关于新能源在建筑中的应用描述，不正确的是：（）A.太阳能光伏板可以安装在建筑物的屋顶和外墙上，为建筑提供部分电力B.地源热泵系统利用地下热能为建筑物供暖和制冷，节能效果显著C.建筑中的新能源应用可以降低能源消耗，但初期投资成本通常较高D.新能源在建筑中的应用只适用于新建建筑，对于既有建筑无法进行改造和应用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入分析新能源技术在能源与水资源耦合管理中的应用，探讨如何实现能源生产与水资源保护的协同优化。2、（本题5分）详细说明新能源产业的产业链构成和各环节的主要企业类型。分析产业链上下游企业之间的协同关系和竞争态势，以及如何通过产业链整合提升产业整体竞争力。3、（本题5分）详细论述新能源技术在教育领域的应用，如学校的能源管理、新能源科普教育基地建设等。探讨如何通过新能源技术促进教育的绿色发展和可持续性。4、（本题5分）全面阐述新能源技术在垃圾处理和资源回收中的作用，如利用垃圾发电、生物质能转化等技术实现废弃物的能源化利用。分析这些技术的工艺流程、环境效益和经济可行性，以及在推广应用中需要解决的垃圾分类、处理成本等问题。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某潮汐能发电站安装了5台贯流式水轮机，单机额定功率2MW，设计潮差5米，平均水头4米，水轮机效率80%。计算该电站在一个涨落潮周期内（12小时）的发电量。如果该地区的平均潮差为4.5米，计算实际的平均发电功率。2、（本题5分）某新能源汽车搭载一块容量为70kWh的锂离子电池，续航里程为550km。电池放电深度为85%，计算百公里电耗。若充电功率为7kW，使用交流慢充充满电需要多长时间？3、（本题5分）某地区规划建设一个100MW的太阳能光伏发电站，太阳能电池板的转换效率为22%，平均年日照时间为2200小时，综合系统效率为85%。计算该电站每年的发电量。若上网电价为0.6元/千瓦时，计算该电站的年发电收益。同时，已知电站初始投资8亿元，设备寿命25年，每年运维成本800万元，计算投资回收期。4、（本题5分）某地区计划推广太阳能热水器，每台热水器的集热面积为2平方米，年平均太阳辐射量为1600千瓦时/平方米，热水器的效率为50%。一个家庭每天需要150升60℃的热水，水的比热容为4.2千焦/（千克·℃），初始水温为15℃。计算该家庭需要安装多少台太阳能热水器才能满足需求？如果采用电加热来补充不足的热量，电价为0.6元/千瓦时，计算每年的电费支出。5、（本题5分）一家企业安装了一套100kW的太阳能光伏发电系统，投资成本为80万元，预计使用寿命为25年。该系统每年发电12万kWh，上网电价为0.45元/kWh，运维成本为每年1万元。计算该系统的投资回收期和内部收益率。四、综合题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）深入论述新能源在天然气储存和输送中的应用，如储气库的新能源利用、管道运输过程中的节能技术等。分析天然气储存和输送环节的能源消耗和安全要求，研究新能源在该领域的应用案例和技术创新，探讨如何通过新能源技术保障天然气供应的稳定性和可靠性。2、（本题10分）详细探讨新能源在数据中心和云计算领域的应用，如利用新能源为数据中心供电、降低能耗等。分析数据中心对能源供应的高可靠性和高稳定性要求，研究新能源在数据中心应用的技术方案和优化策略，探讨如何通过新能源技术实现数据中心的绿色发展和可持续运营。3、（本题10分）全面论述新能源在建筑领域的集成应用技术