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动力工程专业考试真题及解析

引言

动力工程作为一门综合性极强的工程学科，涵盖了热能转换、动力机械、热力系统等多个领域，其专业考试不仅是对理论知识的检验，更是对工程实践能力与综合分析能力的考量。本文精选了若干具有代表性的动力工程专业考试真题，并辅以详尽解析，旨在帮助考生深入理解核心知识点，掌握解题思路与技巧，为备考提供切实有效的指导。

一、工程热力学与传热学

真题1（选择题）

在闭口系统中，若经历一个可逆过程，系统从外界吸收热量Q，对外做功W，则系统的熵变ΔS应为：

A.ΔS=Q/T(T为环境温度)

B.ΔS=(Q-W)/T(T为系统温度)

C.ΔS=Q/T(T为系统温度)

D.ΔS=0

解析：此题考查闭口系统可逆过程熵变的计算。熵是状态参数，其变化只与初终状态有关，与过程是否可逆无关。但对于可逆过程，熵变的计算可以利用克劳修斯等式，即ΔS=∫δQ_rev/T。在可逆过程中，系统温度T与热源温度相等，因此δQ_rev为系统与外界交换的热量。对于闭口系统，热力学第一定律为ΔU=Q-W，但熵变计算的直接公式是基于热量和温度。选项C正确，因为对于可逆过程，系统的熵变等于系统吸收的热量（可逆热）除以传热过程中系统的温度（对于可逆过程，系统温度与热源温度相等，此处T指的是热源温度，也即系统在换热过程中的温度）。选项A中的T若为环境温度，则适用于孤立系统的熵增原理，而非闭口系统本身的熵变。选项B混淆了热力学第一定律和熵变的定义。选项D仅适用于绝热可逆过程，而题目中明确系统吸热，故D错误。答案：C

真题2（简答题）

简述锅炉水冷壁的主要作用，并分析膜式水冷壁相较于光管式水冷壁在传热和安全性方面的优势。

解析：本题考查锅炉主要受热面的功能及结构特点比较，属于工程应用与理论结合的题目。

水冷壁的主要作用包括：

1.吸收炉膛辐射热量：将高温烟气的热量传递给管内工质（水），使水加热、蒸发。

2.保护炉墙：通过吸热降低炉墙温度，防止炉墙烧坏，并防止炉墙结渣。

3.构成炉膛空间：支撑燃烧区域，形成合理的燃烧空间。

膜式水冷壁（由鳍片管焊接或轧制而成，管间通过鳍片连接形成整体膜面）相较于光管式水冷壁的优势：

*传热方面：膜式水冷壁形成了连续的平面，增加了对炉膛辐射热的吸收面积，减少了炉墙的吸热和反射热损失，提高了炉膛的吸热效率。同时，膜片本身也参与传热，增强了整体的传热效果。

*安全性方面：

1.密封性好：能有效防止炉膛内高温烟气和灰渣外泄，减少热损失，同时也保护了炉墙外部结构不受高温侵蚀。

2.结构强度高：膜片将各管子连接成一个整体，提高了水冷壁的刚性和抗爆能力，能更好地承受炉膛内外的压力差和热膨胀差。

3.防止结渣和积灰：光滑的膜式表面相较于光管间的间隙更不易积灰，且膜片温度相对均匀，减少了局部过热导致的结渣倾向。

4.热应力分布均匀：整体膜面使得热量分布和热膨胀更为均匀，降低了局部热应力过大导致管子损坏的风险。

二、锅炉原理

真题3（计算题）

某煤粉炉燃用收到基低位发热量Qnet,ar=____kJ/kg的煤，过量空气系数α=1.2，不完全燃烧热损失q3=0.5%，q4=4.0%，散热损失q5=0.8%，灰渣物理热损失q6=0.2%。忽略其他损失，试计算该锅炉的效率η。（提示：锅炉效率η=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)，但本题需从热量平衡基本原理出发，考虑输入热量与有效利用热量）

解析：本题考察锅炉效率的计算。锅炉效率是有效利用热量与输入热量之比。

解题步骤：

1.明确输入热量Qr：对于燃煤锅炉，当不考虑燃料物理热和雾化蒸汽等其他输入热量时，输入热量主要为燃料的低位发热量，即Qr≈Qnet,ar=____kJ/kg。

2.有效利用热量Q1：Q1=Qr-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)，其中Q2为排烟热损失，题目中未直接给出Q2，但提示“忽略其他损失”，并给出了q3至q6。这里需要注意，题目给出的效率计算公式η=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)是基于各项热损失占输入热量的百分比之和。因此，我们需要先求出q2。

3.各项热损失百分比：题目已给出q3=0.5%，q4=4.0%，q5=0.8%，q6=0.2%。关键在于求q2（排烟热损失百分比）。

然而，题目中似乎缺少直接计算q2的数据（如排烟温度、过量空气系数下的烟气量等）。但仔细审题，题目说“忽略其他损失”，并提示“需从热量平衡基本原理出发”。这里可能存在一个隐含条件，即过量空气系数α用于计算Q2，但数据不足。或者，是否题目中的“忽略其他损失”指的是除了已给出的q3至q6外，q