化工过程分析与合成期末考试试卷

1、化工过程分析与合成期末考试试卷 一、填空题（每空1分，共10分） 1稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中_(包括、不包括)时间参数 2 模型认为状态变量在系统中呈空间均匀分布，如强烈搅拌的反应罐就可以用这一 类模型来描述 3 又称为经验模型，纯粹由统计、关联输入输出数据而得。 又称为机 理模型 4 优化和 优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计和化 工过程操作。 5换热网络的消耗代价来自三个方面： ， ， 6在分离序列的综合中，根据试探法的经验规则M1，在所有分离方法中，优先采用使用 方法 二、判断正误，并用12句话说明原因（每题2分，共10分） 1间歇过程的瓶颈问题很容易就

2、能找到，因此，只需要对给定的设备加工顺序进行排序，就可以得到最优的操作方案了。 2化工过程的优化因其所含变量太多而难以进行，为了简化计算的难度，某人建议只考虑决策变量对目标函数的影响，这种方式是否可行？ 3非线性规划的求解比线性规划困难的多，因此，对于非线性规划问题，不可能通过求取目标函数的一阶导数，并令其为0，来得到最优解。 4对于存在三个加工设备的间歇过程，是无法通过Johnson规则来求解的。 5在一个工厂的设计中，要想最大限度的减少公用工程的用量，可以通过采用高效率的换热器，并增大换热面积来实现。 三、简答题，列出详细步骤，不需要具体求解（5分） 对于一个复杂的、有多个反馈回路的化工过

3、程，采用序贯模块法进行求解时，应当如何进行计算？ 四、 ：对于一个需要三级压缩机的工况，目标函数如下（p是压力）ppp286.286.028600.342)?(f?()? ppp321310p?p?1101?p?10, 1?p?10？atm。且每级压缩率的最小值是 。atm和4132列出最优化问题的模型，并选用合适的方式求出目标函数的最小值。（列出详细步骤，不需要求出最后的结果。）（5分） 五、下图是乙醇发酵生产的一个流程图，乙醇在反应器中通过发酵法生产。在这个简化的生产工艺中，通过发酵，可以把2kg的谷物转化为1kg乙醇和1kg水。已知： ? 进料流率是100kg/s，其中含谷物20%(wt

4、)，剩余为水 ? 发酵产物经过过滤后，在剩下的浆液（滤饼）中仍含有部分乙醇/水溶液，在浆液中，每10kg的谷物中包含有1kg的乙醇/水溶液； 流股编号如图所示，建议分别用S，E，W表示各流股中谷物、乙醇、水的质量流率。 进料 100kg/s 采出 4 1 3 2 20%）谷物（乙醇、水 水（80%） 5 排放 6 循环流 7 含谷物、含谷物、乙醇、水 乙醇、水 过滤器 发酵反应器 分别用序贯模块法、联立方程法、联立模块法来求解该问题，请用文字列出详细的求解步 A) 分.分开段落，不要用整段文字）(9，骤（要求用1，2，34 提示： 说明所建立的模型中包含哪些方程？） 1仅说明哪些是即，不必给出

5、明确的函数关系，y=f(x)的形式表示， 2）发酵反应方程可以用 自变量，哪些是因变量即可。其他方程均需明确表示。 不考虑热量或能量的平衡。3） 假设过滤器可以一直在定常态操作，且滤液中不含任何谷物4） B 设发酵反应器的转化率为0.25，即进入反应器的谷物中只有25%可以转化成乙醇和水。用此简化的反应器模型，利用上述三种方法的任意一种求解。（5分） 提示： 如果采用迭代计算，不需要求出最终结果，只要计算三步即可。但需要说明如何判断计算结束。 C 乙醇的发酵过程中，存在产物抑制现象，即发酵菌种的活性（可近似理解为反应速率常数）会随反应器中乙醇浓度的提高而下降。希望使生产乙醇的总量（谷物提取物中乙醇的流量）最大，需要调整循环流股的流量。试列出此最优化问题，并说明所属的最优化类型（线性规划、非线性规划），应当用什么求解呢？ 如果反应器采