化工过程分析与合成期末考试试卷.doc

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）：atm和atm。每级压缩率的最小值是。且？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：l 进料流率是100kg/s，其中含谷物20%(wt)，剩余为水l 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谷物（20%）水（80%）采出乙醇、水4321576循环流含谷物、乙醇、水排放含谷物、乙醇、水过滤器发酵反应器A 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骤（要求用1，2，3，4.分开段落，不要用整段文字）(9分)提示：1） 说明所建立的模型中包含哪些方程？2） 发酵反应方程可以用y=f(x)的形式表示，即，不必给出明确的函数关系，仅说明哪些是自变量，哪些是因变量即可。其他方程均需明确表示。3） 不考虑热量或能量的平衡。4） 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？如果反应器采用B的简