东北大学21年1月 东大《能源利用与系统工程X》(2)

一、判断题（共28分，每小题1分）

1. 反映能源有效利用程度的指标通常用综合能耗和能源利用率表示。（×）
2. 热回收设备主要是各种热交换器。（√）
3. 低温余热回收装置只回收部分烟气余热，只能将烟气冷却到中等水平。（×）
4. 潜热㶲恒为正值。（×）
5. 能源按照其性质分类，可以分为常规能源和新能源。（×）
6. 系统工程方法论就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程。（ √ ）
7. 能源可定义为比较集中的含能体或能量过程。（√）
8. 地热的最基本利用方式是热利用。（√）
9. 具有部分转换能力的能量是中级能。（√）
10. 能源在理论上所含有的能量叫这种能源的等价热值。（×）
11. 节能量是指某个统计期内能源理论消耗量。（×）
12. 霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点。（√）
13. 煤气属于二次能源。（√）
14. 节流过程与外界没有功量和热量的交换，其㶲平衡关系式为Ex₁=Ex₂。（×）
15. 物质的温度越低，温度㶲仍为正值，说明它具有的可用能越大。（√）
16. 太阳能利用有三种方式：光-热转换、光-热-电转换和光-电转换。（×）
17. 热电联产与热电分产相比，总热效率要高得多。（√）
18. 对于低温物质，温度越低，能级的绝对值越大，说明它具有的㶲越大。（√）
19. 氧气属于一次能源。（×）
20. 不同形式的能量之间是可以百分百转换的。（×）
21. 能源生产结构是指国民经济各部门所消耗的各种能源量占能源总消费量的比值。（×）
22. 热量㶲和温度㶲恒为正值。（√）
23. 二次能源是由一次能源经过加工转换而成的能源。（√）
24. 理想气体的混合过程是一个可逆过程。（×）
25. 不同能量的质量不同，它们的可转换性相同。（√）
26. 背压式热电联产热负荷和电负荷具有很好的独立性。（√）
27. 热量㶲不是热量本身固有的特性。（√）
28. 一个单位实物量能源在理论上具有的能量叫这种能源的等价热值。（√）

二、单项选择题（共12分，每小题3分）

1. 下列选项中属于二次能源的是（  C）。
2. 天然气   B. 植物染料C. 氢气       D. 石油
3. 2. 下列不属于太阳能利用的方式的是（  D）。
4. 光-热转换B. 光-热-电转换C. 光-电转换     D. 光-化-热转换
5. 3. 每个国家的国民经济发展与能源消费量增长的关系一般用（ B）表示。
6. 能源利用率B. 能源弹性系数C. 能源转换率    D. 能源结构
7. 4. 下列属于可完全转换的能量的是（  A）。
8. 电能B. 热能C. 机械能    D. 焓

三、多项选择题（共16分，每小题4分）

1．㶲损失包括（  ABCD  ）。

A．燃烧㶲损失          B. 传热㶲损失

C．散热㶲损失          D. 燃烧产物带走的㶲损失

2. 热回收设备主要是各种热交换器，在间接接触式换热器中包括（  ABC）。

A.间壁式换热器   B.蓄热式换热器 C.间接式换热器    D.直接接触式换热器

3. 辐射换热器缺点为（  ABD）。

A.安装检修困难   B.空气侧传热系数低    C. 壁面温度过低   D.壁面易烧坏

4. 进行热交换的介质包括（ ACD）。

A.气-相变流体   B.固-相变流体   C.气-气     D.固-液

四、简答题（共24分，每小题4分）

1. 采用热电联产有哪几种方式？各有什么优缺点？

答：（1）背压式热电联产。

优点：蒸汽经汽轮机做出功后在供热用户使用，使蒸汽的冷凝热在 热用户得到进一步利用，冷凝水再由水泵回供至锅炉，循环效率较高，有很高的经济性。缺 点：要求电负荷与热负荷完全匹配，应变能力差。

（2）抽气式热电联产。

优点：通过调节抽 气量可满足热用户的热负荷变化的需要，应变性好，可靠性高，没有热负荷时照常可以发电。 缺点：只有抽气供热那部分才是热电联产，蒸汽得到两级利用，其余部分蒸汽只是单纯发电。

 

 

 

 

2. 具体阐述余热发电有几种方式。

答：（1）有机工质循环发电

（2）外燃机热气机循环发电

（3）超临界二氧化碳循环发电

 

 

 

3. 阐述闪蒸发电工艺原理。

答：高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力的突然降低，使这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液。

 

 

 

4. 能量转换装置要满足哪些方面的要求。

答：

按设置地点，分岸式、漂浮式；按其能量中间转换形式，分直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动。由于波能能量密度低，不稳定，该装置一般要配置集能、增速、蓄能等环节，对抗海水腐蚀、抗风暴能力、贮能能力和能量转换率方面要求较高。

 

 

 

5. 能源与发展国民经济有怎样的关系？

答：能源利用的每一个新发明均给生产带来一次新的飞跃，任何工农业生产都离不开能源，他们对能源的需求量不仅表现在生产中直接消耗的能源，还包括生产设备本身及原材料在生产过程中间接消耗掉的能源。因此，每个国家国民经济的发展与能源的消费量增长之间密切相关。

 

 

 

6. 余热锅炉与工业锅炉相比有哪些特点？相应的需要采取什么措施？

答：特点：（1）如果余热锅炉回收的蒸汽是为了一般供热需要，则不要求太高的蒸汽压力，是以回收尽可能多的热量为目标。

措施：需确定适当的蒸汽温度和压力。

（2）余热锅炉产生的蒸汽量取决于前部设备的生产工艺，不能随用户需要变动。

措施：最好进入蒸汽管网，负荷的变化由供热锅炉调节。

（3）余热锅炉容量的确定要考虑生产工艺的周期性，最大、最小烟气流量以及

相应的温度变化规律。

措施：增加辅助燃烧装置。

（4）余热锅炉工作温度较低，对相同的蒸汽锅炉而言，所需的传热面积比工业锅炉大。

措施：尽可能减少废气进入锅炉的温降，减少在烟道中吸入冷风。

（5）根据烟气的不同特性，需要采取相应措施。

措施：消除受热面积灰。

 

 

 

五、计算题（共6分）

1. 某厂进行工业炉的尾气余热回收利用，产生的蒸汽供给背压式供热机组，选用的余热锅炉额定出力15t/h，蒸汽初参数p₁=1.8MPa，t₁=360℃，背压为p_b=0.6MPa，最大蒸汽负荷12t/h，平均蒸汽负荷9t/h。已知排气的比焓为h_b=2957kj/kg，给水比焓h_s=418kj/kg，求每年节省的供热锅炉的标煤的消耗量。锅炉效率为η_g80%，管道效率为η_xt98%

 

解：

（℃）

（℃）

 

 

 

 

 

六、论述题（共14分，每小题7分）

1. 余热锅炉与工业锅炉相比有哪些特点及相应措施。

答：①如果余热锅炉回收的蒸汽是为了一般的供热需要，则不要求太高的蒸汽压力，是以回收尽可能多的热量为目标。当考虑余热蒸汽进行动力回收时，则需要确定恰当的蒸汽温度和压力，以便从蒸汽中回收尽可能多的焓。

②余热锅炉产生的蒸汽量取决于前部设备的生产工艺，不能随用户需要而变动，当用余热锅炉生产的蒸汽单独供用户时，负荷和压力不易控制，因此最好并入蒸汽管网，负荷的变化由供热锅炉来调节 。

③余热锅炉的容量确定要考虑生产工艺，当余热锅炉作为主要供气源时，在设计时可增设辅助燃烧装置。

④余热锅炉的工作温度较低，对相同蒸发量的锅炉而言，所需传热面积比工业锅炉大，要改善锅炉的传热条件，减少废气在进锅炉前的温降，减少烟道中的吸入冷风。

 

 

 

 

2. 试对蒸馏釜中实现的分离过程进行㶲分析。

答: 在蒸馏釜中实现的过程属于受热分离。

能量平衡：H₁+Q=H₂+H₃   

㶲平衡：E_x1+E_xQ=E_x2+E_x3+I_int    

㶲损失：I_int= E_x1+ E_xQ – E_x2– E_x3

 

 

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