中南大學《工程熱力學》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中南大學《工程熱力學》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在新能源技術中，有關氫能源的存儲和運輸方式，以下哪一種描述是最全面的？（）A.氫能源的存儲方式包括高壓氣態(tài)存儲、低溫液態(tài)存儲和固態(tài)材料存儲。高壓氣態(tài)存儲成本較低，但存儲密度有限；低溫液態(tài)存儲能提高存儲密度，但能耗高且需要良好的絕熱措施；固態(tài)材料存儲具有較高的安全性和潛在的高存儲密度，但仍處于研究階段。運輸方面，管道運輸適合大規(guī)模、長距離輸送，但建設成本高；液氫槽車運輸適用于中小規(guī)模運輸，但存在蒸發(fā)損失B.氫能源的存儲和運輸問題無法解決，限制了其大規(guī)模應用C.氫能源的存儲和運輸只需要采用一種方式即可，不需要多種方式結(jié)合D.氫能源的存儲和運輸方式簡單，不存在技術難題2、風能作為一種可再生能源，在全球能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。對于風力發(fā)電技術，下列敘述不準確的是：（）A.風力發(fā)電機組的選址非常重要，需要考慮風速、風向、地形等多種因素，以確保高效發(fā)電B.直驅(qū)式風力發(fā)電機沒有齒輪箱，減少了機械損耗和故障概率，但成本相對較高C.風力發(fā)電的輸出功率具有間歇性和波動性，需要與其他能源或儲能裝置配合使用，以保障電網(wǎng)穩(wěn)定D.隨著技術進步，小型家用風力發(fā)電機的普及使得每個家庭都能實現(xiàn)完全依靠風力發(fā)電自給自足3、新能源技術的研發(fā)需要大量的資金投入和人才支持，以下關于新能源研發(fā)的說法，不準確的是：（）A.企業(yè)、科研機構(gòu)和高校在新能源技術研發(fā)中發(fā)揮著重要作用，形成產(chǎn)學研合作的創(chuàng)新體系B.政府通過設立科研項目、提供資金支持和政策引導，推動新能源技術的研發(fā)和應用C.國際合作在新能源研發(fā)中日益重要，可以共享研究成果、降低研發(fā)成本和風險D.新能源技術的研發(fā)風險低、周期短，短期內(nèi)就能取得重大突破和廣泛應用4、在新能源技術的環(huán)境影響評估中，需要全面考慮能源生產(chǎn)、使用和廢棄階段的環(huán)境效應。對于一個大規(guī)模的風電場，其主要的環(huán)境影響可能來自于哪些方面？（）A.對鳥類遷徙和生態(tài)系統(tǒng)的干擾B.風機制造和運輸過程中的碳排放C.風電場建設對土地利用的改變D.以上方面都需要綜合考慮5、在新能源領域，生物質(zhì)能的利用方式多種多樣。關于生物質(zhì)發(fā)電，以下哪種說法是準確的？（）A.生物質(zhì)發(fā)電完全依賴于農(nóng)作物秸稈等廢棄物，原料供應不穩(wěn)定，且發(fā)電效率低下，不具備大規(guī)模發(fā)展的潛力B.生物質(zhì)發(fā)電可以利用多種有機廢棄物和能源作物作為原料，通過燃燒或氣化等方式將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。雖然存在一定的環(huán)境影響，但通過技術改進和合理規(guī)劃，可以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展C.生物質(zhì)發(fā)電技術簡單，投資成本低，且對環(huán)境沒有任何污染，是一種理想的清潔能源發(fā)電方式D.生物質(zhì)發(fā)電在全球范圍內(nèi)已經(jīng)得到廣泛應用，技術和市場都非常成熟，不需要進一步的研發(fā)和創(chuàng)新6、在新能源儲能技術中，以下關于鋰電池和超級電容器的特點和應用場景的描述，哪一項是正確的？（）A.鋰電池具有能量密度高、循環(huán)壽命較長、自放電率低等優(yōu)點，適用于對能量需求較大、續(xù)航要求高的應用，如電動汽車和便攜式電子設備。超級電容器則具有功率密度高、充電速度快、循環(huán)壽命長等特點，適用于需要快速充放電、瞬間提供大功率的場合，如電動汽車的啟動和制動能量回收B.鋰電池功率密度高，充電速度快，適合用于瞬間大功率輸出。超級電容器能量密度高，循環(huán)壽命短，適用于長期儲能C.鋰電池和超級電容器性能相似，可以互相替代，沒有明顯的應用場景區(qū)別D.鋰電池和超級電容器都存在能量密度低、成本高的問題，應用受到限制7、在新能源領域，儲能技術的發(fā)展對于平衡供需、提高能源利用效率具有重要意義。以下關于儲能技術應用場景的描述，不準確的是：（）A.儲能技術可以用于電網(wǎng)調(diào)峰，在用電低谷時儲存電能，高峰時釋放電能，以穩(wěn)定電網(wǎng)運行B.新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)中，儲能可以平滑發(fā)電輸出，提高電能質(zhì)量和供電可靠性C.儲能技術可以應用于移動設備，如電動汽車和電動自行車，延長其續(xù)航里程D.儲能技術目前主要用于大規(guī)模電力存儲，對于家庭和小型商業(yè)用戶來說沒有實際應用價值8、新能源汽車的發(fā)展是當前交通領域的一個重要趨勢。當探討新能源汽車的續(xù)航里程問題時，以下哪種技術或策略對于顯著增加車輛的續(xù)航能力最為有效？（）A.不斷提高電池的能量密度，增加電池容量B.優(yōu)化車輛的空氣動力學設計，降低風阻C.減少車輛的電子設備和輔助系統(tǒng)，降低能耗D.限制車輛的最高行駛速度，以節(jié)省電能9、在新能源的國際合作中，不同國家和地區(qū)在技術研發(fā)、市場推廣和政策制定等方面存在差異。假設一個國際新能源合作項目旨在促進全球新能源技術的發(fā)展和應用，以下哪個方面可能是合作中面臨的最大障礙？（）A.技術標準的統(tǒng)一和互認，不同國家的技術標準和規(guī)范存在差異B.知識產(chǎn)權的保護和共享，各方在技術研發(fā)中的知識產(chǎn)權歸屬和使用存在爭議C.資金的籌集和分配，不同國家的投入能力和利益訴求不同D.文化和政策差異，導致在項目實施和管理上存在溝通和協(xié)調(diào)困難10、新能源在交通領域的應用不僅局限于汽車，還包括軌道交通、船舶和飛機等。在電動船舶的發(fā)展中，如果要提高船舶的續(xù)航里程和動力性能，以下哪種技術改進是最為重要的？（）A.提高電池能量密度B.優(yōu)化船舶的動力系統(tǒng)C.采用高效的充電技術D.減輕船舶的自重11、關于新能源在智能電網(wǎng)中的應用，以下對于其作用和影響的描述，哪一種是準確的？（）A.新能源接入智能電網(wǎng)有助于實現(xiàn)能源的多樣化供應，提高電網(wǎng)的可靠性和靈活性。通過智能監(jiān)測和控制技術，可以更好地整合分布式新能源發(fā)電，實現(xiàn)電力的優(yōu)化調(diào)配。但新能源的間歇性和不確定性也給電網(wǎng)的穩(wěn)定性、電能質(zhì)量和調(diào)度帶來了挑戰(zhàn)，需要發(fā)展先進的儲能技術、預測算法和電網(wǎng)調(diào)控策略來應對B.新能源在智能電網(wǎng)中的作用微不足道，對電網(wǎng)沒有明顯影響C.新能源接入智能電網(wǎng)會導致電網(wǎng)崩潰，無法實現(xiàn)有效整合D.新能源在智能電網(wǎng)中的應用非常簡單，沒有任何技術難題12、在新能源技術的發(fā)展中，材料科學的進步起著重要的支撐作用。例如，在光伏電池中，新型半導體材料的研發(fā)可以顯著提高電池效率。對于下一代高效光伏材料的研究，以下哪個方向最具潛力？（）A.有機-無機雜化鈣鈦礦材料B.寬禁帶半導體材料C.二維材料如石墨烯在光伏中的應用D.量子點材料在光伏領域的突破13、在新能源技術的氫能儲存和運輸方面，以下關于其技術挑戰(zhàn)和解決方案的描述，不正確的是哪一項？（）A.氫能的儲存方式包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫等，每種儲存方式都存在著各自的優(yōu)缺點和技術難題B.高壓氣態(tài)儲氫是目前應用最廣泛的儲氫方式，但儲氫密度較低，需要開發(fā)更高壓力的儲氫容器；低溫液態(tài)儲氫具有較高的儲氫密度，但能耗大、成本高C.固態(tài)儲氫是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ膬浞绞剑ㄟ^將氫氣與金屬或化學材料結(jié)合實現(xiàn)儲存，但目前仍處于研究階段，尚未實現(xiàn)大規(guī)模應用D.氫能的運輸可以通過管道運輸、液氫槽車運輸和高壓氫氣瓶運輸?shù)确绞?，其中管道運輸是最經(jīng)濟、高效、安全的運輸方式，已經(jīng)得到廣泛應用14、氫能作為一種清潔能源，具有廣闊的應用前景。關于氫能的特點和利用，以下描述不正確的是（）A.氫能具有能量密度高、燃燒產(chǎn)物無污染、來源廣泛等優(yōu)點，被視為未來能源體系的重要組成部分B.目前制取氫能的主要方法有化石能源重整、水電解、生物質(zhì)氣化等，但制取成本較高，限制了其大規(guī)模應用C.氫能的儲存和運輸是氫能利用的關鍵環(huán)節(jié)，目前常用的儲氫方法有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和固體材料儲氫等，但都存在一定的技術難題D.氫能在交通領域的應用已經(jīng)非常成熟，氫燃料電池汽車已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的燃油汽車和電動汽車15、在新能源材料的研究中，提高光電轉(zhuǎn)換效率是一個重要的目標。假設一種新型的太陽能電池材料正在研發(fā)中，以下哪種特性對于提高其光電轉(zhuǎn)換效率最為關鍵？（）A.更高的載流子遷移率，減少電荷傳輸過程中的損失B.更寬的光吸收范圍，能夠吸收更多波長的太陽光C.更低的制造成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)和應用D.更好的穩(wěn)定性和耐久性，延長電池的使用壽命二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）深入探討新能源技術在偏遠地區(qū)和貧困地區(qū)能源供應中的作用，分析這些地區(qū)應用新能源的可行性和必要性，舉例說明成功的項目案例，并提出推廣新能源在這些地區(qū)應用的政策建議。2、（本題5分）詳細闡述新能源技術在航空航天領域的應用前景和挑戰(zhàn)。分析電動飛機、衛(wèi)星太陽能動力系統(tǒng)等的技術進展和限制因素。探討新能源技術如何改變航空航天的能源供應模式，以及在研發(fā)過程中需要解決的關鍵技術問題（如高能量密度電池、高效太陽能轉(zhuǎn)化）。3、（本題5分）新能源技術的應用不僅局限于能源領域，還在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、建筑節(jié)能等領域發(fā)揮著重要作用。請詳細論述新能源在這些非能源領域的具體應用案例（如工業(yè)余熱利用、農(nóng)業(yè)溫室大棚的能源供應、零能耗建筑等）、應用效果以及所帶來的產(chǎn)業(yè)升級和發(fā)展機遇，探討如何進一步拓展新能源在非能源領域的應用范圍和深度，推動相關產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某潮汐能發(fā)電站，潮差為7m，水庫面積為900000m2，發(fā)電效率為28%。計算電站的滿負荷發(fā)電功率和每天的發(fā)電量（假設每天漲落潮各兩次，每次發(fā)電4.5小時）。2、（本題5分）一個海上風力發(fā)電場，平均水深30米，擬安裝5MW的風力發(fā)電機組。每臺風機基礎及安裝成本為800萬元，海底電纜鋪設成本為200萬元/千米，風電場到陸地變電站距離為20千米。計算一臺風機的基礎及電纜鋪設總成本。如果風電場共安裝50臺風機，計算風電場的建設總投資。3、（本題5分）一個海上風力發(fā)電場，距離海岸20公里，需要鋪設海底電纜將電力輸送到岸上。電纜的電阻為0.1Ω/km，輸送功率為10MW，電壓為35kV。計算電纜的輸電損耗。如果輸電損耗占總發(fā)電量的5%，計算每年的輸電損失電量。假設上網(wǎng)電價為0.7元/度，計算每年的輸電損失費用。4、（本題5分）一輛新能源公交車，電池容量為200kWh，續(xù)航里程為300公里。每天行駛里程約200公里，充電樁充電功率為60kW，充電效率為90%。計算充滿電所需時間。假設電價為0.8元/度，每天充電一次，計算每天的充電成本。若電池壽命為1500次循環(huán)，電池成本20萬元，計算每公里的電池折舊成本。5、（本題5分）某生物質(zhì)直燃發(fā)電廠年消耗生物質(zhì)燃料30萬噸，燃料的熱值為16000kJ/kg，鍋爐效率為80%，發(fā)電效率為25%。計算該電廠的年發(fā)電量。如果生物質(zhì)燃料的收購價格為400元/噸，上網(wǎng)電價為0.4元/度，計算電廠的燃料成本和年發(fā)電收益。同時，假設電廠的初始投資為5億元，設備使用壽命為25年，每年的運維成本為1000萬元，計算投資回收期。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）以通信行業(yè)為應用場景，綜合研究新能源技術的融合與創(chuàng)新。包括通信基站的新能源供電解決方案、數(shù)據(jù)中心的能源優(yōu)化策略、新能源在通信網(wǎng)絡中的智能管理等方面，分析新能源技術對通信行業(yè)能源效率和可靠性的提升作用，探討通信行業(yè)發(fā)展對新能源技術的特殊需求和創(chuàng)新驅(qū)動因素。2、（本題10分）以某一地區(qū)的分布式能源項目實踐為例，綜合研究分布式能源系統(tǒng)的應用效果和發(fā)展挑戰(zhàn)