北京化工大学2008一2009学年第二学期 《化工过程分析与合成》期木考试试卷 、填空想（每空1分） 1.化工过程分析，主要是分析过程系统的运行机制、影因素、过程模型的数学描述、 目标函数的建立、优惠工况下的最佳侯作参数等等。 2.化工过程系统合成包括有：反应路径合成、换热倒络的合成、分离子列合成、过 程控制系统合成，特别是要解决山各个单元过程合成总体过程系统的任务。 _时间参数。借助电子计算机技术， 方法有 面向方程法、和联立模块法二种。其中 序贯棋块法和联立模块法中的单元模块具有单向性的特点。 4.结构优化考虑的是流程方案的优化，在多种可行方案中找出费用最小的流程结构，还 要保证该方案满足安全、环保、易操作等方面的要求。 5.在夹点之上，换热树络仪需要热公用工程，相对于环境是个热阱：在夹点之下， 换热络需要公用工程，相对于环境是个热温 6. 在分离塔序列综合中，按照经验想则C2规则，等摩尔分制最有利 7,采用一种分离方法把一个8组分混合物用简单塔分离成8个纯组分的分离过程，共含工 个分离器，429个分离序列数，含有36个分离子群，84个分离子问题。 二、判断题（每题2分）。情判断对错（√或×），并简单解释原因 1.子贯模块法是将 方程作为 个大型非线性方程组进行求解，可充分利用模型方程的 稀琉性特点，从而降低求解难度。 错。此为面向方程法的描述。 2.自帝过积是地刑的稳合燥作讨积，H村积弯量随时发生变化。( ) 错。向橄过程是典型的动态操作过程，其过程变量随时间发生变化 3,联立模块法的基本思想是，把描述过程系统的所有数学模型汇集到一起，形成一个非线 性方程组进行求解。因而其求解难度比序贯模块法小，但计算工作量较大。( 错。联立模块法的基本思想是，把描述过程系统的所有数学模型汇集到一起，形成一个非线 性方程组进行求解。因而其求解速度比序贯模块法快，但计算工作难度较大 4.状念空间分析中，相图描述的是过程从某个初始状态出发，状念演变的历史。是过程的 动念特征的总结和表现，而稳念信息却没有包括在其中。( 错。状念空分析中，相图措述的是过程从某个初始状念出发，状态演的历史。是过程的 动念特征的总结和表现，而稳念信息也包括在其中 5。线性规划问题中，如果可行域存在，则其基本可行解的个数是无限的。( 错。线性规划问题中，果可行域存在，则其基本可行解的个数是山线性独立的等式约束的 个数决定的。 6.在间橄过程的排产优化中，其目标是充分保证生产的稳定，使产品质量不随批次发生变 化。 错。在间歇过程的排产优化中，其目标是充分利用设备资源，战少设备闲置时间，进而在较 短时间内完成规定的生产任务
?品小传热温若品执力学第一定律的仙现.，与且体时积干关 错。最小传热温差体现的是工程设计中传热速率的要求，与具体过程相关 8.夹点法的最大优点是能够同时状得系统公用工程消耗最小和使用换热器个数最少两个目 标，即系统的总体最优。( 错。夹点法能够寻求到系统公用工程的消耗最小。 9.探视法是分离序列综合最有效的方法，它可以使系统优化得到全局最优解。( 错，探视法是使用几个简单的、但带有普海性的经验规则产生一些接近最优的序列，然后再 对它们进行仟细的评价，以确定最终的分离序列。 10.《化工过程分析与合成》属于系统工程的范畴，并不涉及传统化工中的“三传一反”的 内容。 错。《化工过程分析与合成》属于系统工程的范畴，是以传统化工中的“二传一反”的内容 为基础的。 三、试对图中所示系统进行分析，选择断裂流股，拟定适宜计算顺序。(5分) 50 7 5 S。 S6 解： ①确定简单国路，描述或回路知阵均可。 A:s2-S3-S9S10 B:53-S6-S7-S8 C:S4-S5 ②确定断裂流股，以回路知阵为基础或分析或Upadyg心Gres断裂法均可。 S3、S4或S3.S5均可 ③按以上断袋方式，写出打开回路后的计算顺子。 四、试设计一换热树络，该系统包舍的工艺物流为3个热物流和3个冷物流，物流数据下 表所示。设最小传热温差为20C。12分) 物流编号热溶流率FCp(kW·C) 初始温度T℃)终了温度T℃) 1 12.56 271 149 10.55 240 138 3 14.77 227 66
6.08 116 222 5 8.44 38 221 6 13.90 93 205 要求： (1) 划分温度区间： (2) 列出问题表： (3) 求出夹点： (4) 实现物流匹配，得出换热网络。 解： 1.按最小传热温差写出冷热物流的端点温度： 251,229、222、221、207、205、129、118、116、93、46、38。 故11个温区（对于冷物流）： 251-229:229-222:222-221:221-207:207-129:129-118:118-116:116-93:93-46: 46-38。 2. 问题表： 流吸股与温度 温 热流股 T/C 冷流股 Ti-Ti+1 区 (1)(2) 271251 (1)(2) 3) (3) 1 249229 22 -12.56 -276.3 0 276.3 2 242 222 7 -23.11 -161.77 276.3 438.09 3 241221 1 -17.03 -17.06 438.09 455.15 4 227207 14 -8.59 -120.26 455.15 575.41 5 225205 2 -23.36 -46.72 575.41 622.13 6 149129 76 -9.46 -718.96 622.13 1341.09 7 138118 11 3.1 34.1 1341.09 1306.99 8 136116 2 13.65 27.3 1306.99 1279.69 9 11393 23 7.57 174.11 1279.69 1105.58 10 6646 47 -6.37 -297.51 1105.58 1403.09 11 5838 12 8.44 67.52 1403.09 1335.57 FCp 12.56 6.088.44 10.55 13.90 14.77 3 山问题表可见，各温区的输入输出皆为正值，月没有为零的，这说明系统不存在夹点， 该系统不需要公用工程加热物流，只需要公用工程冷却物流，冷负荷为1337.57kW。 4因为本系统不存在夹点，匹配的要求相对宽松。 五、能否判断题四求解答案为最优？为什么？(3分) 答：在。以上答案是在最小传热温差为20°C时的状况。应画出最小传热温差与总成本的示 意图