鄭州大學《傳熱學實驗》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁鄭州大學

《傳熱學實驗》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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1分，共15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、生物質能是一種來源廣泛的可再生能源，包括農作物秸稈、林業(yè)廢棄物、畜禽糞便等。以下關于生物質能的利用，說法錯誤的是（）A.生物質能可以通過直接燃燒、氣化、液化、發(fā)酵等方式轉化為熱能、電能、燃料等形式，實現(xiàn)能源的利用B.生物質發(fā)電是生物質能利用的重要途徑之一，包括生物質直燃發(fā)電、生物質氣化發(fā)電和生物質沼氣發(fā)電等，但生物質發(fā)電存在效率低、成本高的問題C.生物燃料如生物乙醇、生物柴油等可以替代傳統(tǒng)的石油燃料，減少對化石能源的依賴，但生物燃料的生產可能會引發(fā)糧食安全和土地資源競爭等問題D.生物質能是一種零碳排放的能源，其利用過程中不會產生任何溫室氣體和污染物，對環(huán)境沒有任何負面影響2、新能源技術在農業(yè)領域也有一定的應用前景。以下關于新能源在農業(yè)中的應用描述，錯誤的是：（）A.太陽能灌溉系統(tǒng)可以利用光伏發(fā)電驅動水泵，為農田提供灌溉用水B.生物質能可以用于農村沼氣池的建設，提供炊事和照明用能C.新能源在農業(yè)中的應用可以降低農業(yè)生產成本，但對農業(yè)生產方式沒有實質性改變D.風力發(fā)電可以為農業(yè)生產中的加工設備和冷藏設施提供電力3、在研究新能源存儲技術時，需要考慮多種因素，如存儲容量、充放電效率、成本和使用壽命等。假設要為一個大規(guī)模的可再生能源發(fā)電場配備儲能系統(tǒng)，以平衡電力輸出的波動，以下哪種儲能技術可能是最適合的選擇？（）A.鋰離子電池儲能，具有較高的能量密度和充放電效率，但成本相對較高B.鉛酸電池儲能，技術成熟，成本較低，但能量密度和循環(huán)壽命有限C.超級電容器儲能，充放電速度極快，但存儲容量相對較小D.液流電池儲能，可擴展性強，適合大規(guī)模應用，但系統(tǒng)復雜度較高4、隨著全球能源需求的不斷增長和傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境問題日益嚴峻，新能源的開發(fā)和利用成為了當今世界能源領域的重要課題。關于新能源，以下描述錯誤的是（）A.新能源一般是指在新技術基礎上可系統(tǒng)地開發(fā)利用的可再生能源，包括太陽能、風能、水能、生物質能等B.新能源的特點是資源豐富、清潔環(huán)保、可再生、低碳排放，但往往存在能量密度低、分布不均勻、開發(fā)成本高等問題C.太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，其利用方式主要有太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電，但太陽能發(fā)電受天氣和晝夜影響較大D.新能源的發(fā)展已經非常成熟，能夠完全替代傳統(tǒng)能源，滿足全球的能源需求，且不存在任何技術和成本上的挑戰(zhàn)5、在新能源汽車領域，電池技術是關鍵。以下關于鋰離子電池和鎳氫電池在新能源汽車中的應用，表述不準確的是（）A.鋰離子電池具有較高的能量密度和功率密度，能夠提供較長的續(xù)航里程和較強的動力輸出，因此在新能源汽車中得到了廣泛應用B.鎳氫電池雖然能量密度相對較低，但具有較好的充放電循環(huán)壽命和安全性，在一些混合動力汽車中仍有一定的應用C.鋰離子電池的成本較高，且在高溫和低溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)不如鎳氫電池，這在一定程度上限制了其大規(guī)模推廣D.隨著技術的不斷進步，鋰離子電池的性能不斷提升，成本逐漸降低，未來有望完全取代鎳氫電池在新能源汽車中的應用6、在新能源技術中，儲能技術對于解決能源供需不平衡和提高能源利用效率具有重要意義。關于電化學儲能中的鈉硫電池，以下敘述哪一項是正確的？（）A.鈉硫電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、成本低等優(yōu)點，是目前最理想的大規(guī)模儲能技術，沒有任何缺點和限制B.鈉硫電池的工作溫度較高，需要在300攝氏度左右運行，這對其安全性和系統(tǒng)復雜性提出了挑戰(zhàn)，但同時也使其具有較高的能量效率C.鈉硫電池由于其復雜的化學性質和較高的成本，在儲能領域的應用前景非常有限，很快會被其他新型儲能技術取代D.鈉硫電池的充放電速度極快，可以在短時間內完成大量能量的存儲和釋放，適用于對響應速度要求極高的應用場景7、在新能源的國際合作項目中，技術轉移和知識共享是重要的內容。假設一個發(fā)展中國家參與國際新能源合作，希望獲得先進的技術和知識，以下哪種方式最有可能實現(xiàn)有效的技術轉移和知識共享？（）A.派遣技術人員到發(fā)達國家的相關企業(yè)和研究機構學習交流B.邀請國外專家到本國進行技術培訓和指導C.建立聯(lián)合研發(fā)項目，共同開展研究和開發(fā)工作D.以上三種方式結合使用，形成全方位的合作機制8、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9、對于風能發(fā)電技術，在探討不同類型的風力發(fā)電機（如水平軸和垂直軸）的特點和適用場景時，以下哪一項闡述是最恰當?shù)模浚ǎ〢.水平軸風力發(fā)電機通常具有較高的發(fā)電效率，適用于大規(guī)模的風電場，因為它們能更好地利用高風速。然而，它們對風向的要求較高，安裝和維護成本也相對較高。垂直軸風力發(fā)電機則對風向不敏感，結構較為簡單，適合在城市和分散的地區(qū)使用，但發(fā)電效率相對較低B.水平軸風力發(fā)電機是主流，垂直軸風力發(fā)電機幾乎沒有應用價值，因為其效率低且不穩(wěn)定C.風力發(fā)電機的類型對其性能和適用場景影響不大，選擇哪種主要取決于成本和個人喜好D.垂直軸風力發(fā)電機在所有方面都優(yōu)于水平軸風力發(fā)電機，未來將完全取代水平軸風力發(fā)電機10、隨著新能源技術的發(fā)展，能源管理系統(tǒng)變得越來越重要。假設一個大型工業(yè)園區(qū)要建立能源管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)能源的高效利用和節(jié)能減排。以下哪種功能對于該系統(tǒng)來說是最為核心和關鍵的？（）A.實時能源監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)能源消耗的異常情況B.能源設備的遠程控制和調度，優(yōu)化設備運行狀態(tài)C.能源預測和規(guī)劃，為未來的能源需求提供準確的預測和規(guī)劃D.能源成本核算和節(jié)能措施評估，以確定最經濟有效的節(jié)能方案11、新能源的開發(fā)和利用離不開儲能技術的支持。以下關于儲能技術的描述，不正確的是（）A.儲能技術可以解決新能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性B.常見的儲能技術包括電池儲能、超級電容器儲能、飛輪儲能、抽水蓄能等，它們各有優(yōu)缺點和適用場景C.電池儲能是目前應用最廣泛的儲能技術之一，鋰離子電池、鉛酸電池、鈉硫電池等是常見的電池類型，但電池的壽命和安全性仍然是制約其發(fā)展的重要因素D.儲能技術的成本已經很低，不需要進一步降低成本就能夠大規(guī)模推廣和應用12、在新能源技術領域，關于新能源與可持續(xù)發(fā)展目標的關系，以下哪種描述最為準確和全面？（）A.新能源的發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展目標緊密相連。新能源的廣泛應用有助于減少溫室氣體排放，應對氣候變化，實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標。同時，新能源的開發(fā)和利用可以促進能源供應的多樣化，減少對有限的傳統(tǒng)化石能源的依賴，增強能源安全。此外，新能源產業(yè)的發(fā)展能夠創(chuàng)造就業(yè)機會，推動經濟增長，促進區(qū)域平衡發(fā)展，為實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展做出貢獻B.新能源與可持續(xù)發(fā)展目標關系不大，可持續(xù)發(fā)展主要依靠其他方面的努力C.新能源的發(fā)展會對可持續(xù)發(fā)展造成負面影響，如資源消耗和環(huán)境污染D.可持續(xù)發(fā)展目標對新能源技術的發(fā)展沒有任何指導意義13、氫能源作為一種清潔的新能源，其制取方式多樣。在眾多制氫方法中，以下哪種方法在未來大規(guī)模商業(yè)化應用中具有最大的發(fā)展?jié)摿?？（）A.水電解制氫，過程清潔但能耗較高B.化石燃料重整制氫，原料豐富但碳排放高C.生物質氣化制氫，可再生但技術尚不成熟D.太陽能光催化制氫，綠色環(huán)保但效率有待提高14、在新能源技術的發(fā)展過程中，公眾的參與和支持具有重要意義。假設要組織一場關于新能源技術的公眾宣傳活動，以下哪種形式最能吸引公眾的關注和參與？（）A.舉辦專業(yè)的學術研討會，邀請專家學者演講B.開展科普展覽和互動體驗活動，讓公眾親身感受新能源技術C.組織志愿者活動，參與新能源項目的建設和推廣D.在線上平臺發(fā)布宣傳資料和視頻，進行遠程宣傳15、新能源技術的發(fā)展也帶來了一些材料方面的需求和創(chuàng)新。以下關于新能源材料的說法，錯誤的是：（）A.高性能的鋰離子電池正負極材料對于提高電池性能和安全性至關重要B.用于太陽能電池的半導體材料不斷更新?lián)Q代，以提高光電轉換效率C.儲氫材料的研究重點是提高儲氫容量和吸放氫速度D.新能源材料的研發(fā)已經非常成熟，不需要進一步投入資源二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）全面論述新能源技術在體育場館和大型活動中的應用，如太陽能照明、電動車輛運輸?shù)?。分析新能源如何滿足臨時性高能耗需求，降低活動的碳排放，以及在活動結束后的設備再利用和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。2、（本題5分）深入探討新能源在航空運輸領域的應用前景和技術瓶頸。分析航空運輸業(yè)對能源的巨大需求和對環(huán)境的影響。討論新能源（如生物燃料、電動飛機、氫燃料電池飛機）在航空領域的應用潛力和發(fā)展趨勢。探討新能源在航空運輸中面臨的技術瓶頸，如能量密度、重量限制、安全性等問題，以及可能的解決方案。3、（本題5分）全面論述新能源技術在玻璃和陶瓷行業(yè)的應用和能源轉型挑戰(zhàn)。解釋玻璃和陶瓷制造過程中的高溫能源需求和能源成本，分析新能源（如太陽能窯爐、氫能燃燒技術）如何助力行業(yè)的能源轉型和節(jié)能減排，探討新能源技術在該行業(yè)應用的技術難度和解決方案。4、（本題5分）深入分析新能源技術在工業(yè)領域的應用案例和效益評估。舉例說明新能源在工業(yè)生產過程中的具體應用（如工廠的太陽能屋頂、余熱回收利用等），評估其對工業(yè)節(jié)能減排、降低成本和提高競爭力的實際效果，探討工業(yè)企業(yè)在采用新能源技術時的決策因素和面臨的困難。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某生物質氣化爐每小時消耗生物質1.5噸，熱值17MJ/kg，氣化效率75%，產氣熱值5.5MJ/m3，燃氣輪機發(fā)電效率32%。求每小時發(fā)電功率。年運行8000小時，上網(wǎng)電價0.42元/千瓦時，求年發(fā)電收益。2、（本題5分）一個氫燃料電池系統(tǒng)，氫氣的流量為0.1千克/秒，氫氣的熱值為140兆焦/千克，燃料電池的效率為60%。計算該系統(tǒng)的輸出功率。如果要將輸出功率提高到50千瓦，需要將氫氣流量增加到多少千克/秒？3、（本題5分）一個地熱能發(fā)電站，采用閃蒸發(fā)電技術，地熱水溫度為180℃，流量為200t/h，熱焓值為760kJ/kg。假設發(fā)電效率為10%，計算該電站的發(fā)電功率。如果地熱水回灌溫度為70℃，計算每天的熱量損失。同時，考慮設備維護成本為每天10000元，計算每天的運營成本。4、（本題5分）某風電場的一臺風力發(fā)電機，葉片半徑為50米，風速為10米/秒時，風能利用系數(shù)為0.45。計算該風機吸收的風能功率。若風機的機械效率為90%，發(fā)電機效率為95%，計算風機的輸出電功率。假設風機每年運行2500小時，計算風機的年發(fā)電量。5、（本題5分）某潮汐能裝置一個潮汐周期漲落潮各7小時，潮差7米，庫區(qū)12km2，綜合效率28%。求一個周期發(fā)電量。年運行330天，上網(wǎng)價0.6元/千瓦時，求年發(fā)電收益。四、綜合題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）新能源技術的進步對能源消費文化和生活方式產生了深刻的塑造作用。請綜合分析新能源如何改變人們對能源的認知、價值觀念和日常行為習慣，如能源節(jié)約意識、綠色出行選擇、智能家居能源管理等。研究能源消費文化的轉變對社會可持續(xù)發(fā)展的推動作用和潛在挑戰(zhàn)。探討如何通過宣傳教育、文化創(chuàng)新和社會引導來培育和強化積極的能源消費文化，促進新能源的更廣泛應用和社會文明進步。2、（本題10分）深入探討太陽能熱發(fā)電技術的原理、分類（如塔式、槽式、碟式）以及各自的優(yōu)缺點。分析太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的聚光裝置、傳熱介質和儲能系統(tǒng)的工作原理和技術挑戰(zhàn)。研究如何提高太陽能熱發(fā)電的效率、降低成本，并探討其在大規(guī)模能源供應中的潛力和限制。3、（本題10分）全面論述新能源儲能技術的重要性和分類，如電池儲能（鋰離子電池、鈉硫電池等）、超級電容器