大连理工化工过程合成与分析08年考题答案复习进程

1、学习资料一、名词解释（ 10 分）： 改变过程系统中的设备类型或相互间的联结关系， 以优化过程系统； 参数优 化指在确定的系统结构中，改变操作参数，是过程某些指标达到优化。 识别出系统中的独立子系统， 进一步识别出这些子系统中必须同时求解的方 程组及其对应的循环回路或最大循环网， 将系统中的节点、 拟节点按信息流方向 排出没有环路的序列，确定有力的求解顺序。 最好的设计变量选择是使设计方程得到一个开链结构。 质量衡算方程、相平衡方程、组分归一方程和焓衡算方程。 利用热力学原理，将反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用 能本质的角度一致起来， 将全过程的能量综合问题转化为有约束的换热网

2、络综合 问题。二、判断以下问题是非（ 10 分）（1）采用夹点设计法设计换热网络时，为保证系统的最大热回收，应避免热物 流穿越夹点。（N）（2）热泵与系统热集成时，将热泵穿越夹点放置是有效的热集成。 （ Y ）（ 3）两个或两个以上相连的循环回路一定构成最大循环网。 （ N ）（4）采用断开热负荷回路的方法调优换热器网络，合并换热器后的结构除了需 要保证每个单元设备热负荷为非负外， 还要检验每个单元设备的传热温差是 否大于或等于最小的允许传热温差。 （ Y ）（ 5） R 组分简单塔精馏分离序列的综合问题，可以看成是R-1 阶段决策问题。（Y ）（ 6）系统的自由度为系统变量数减去描述系统的所

3、有方程数。 （N ）（ 7）能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂组定义为多余断裂组。 （N ）（ 8）穿越夹点的热流量为零，则夹点处的传热推动力为零。 （ N ）（ 9）利用能量松弛法调优换热器网络， 调优前后系统所需的冷、 热公用负荷不 变。（N ）（ 10）对于已给定热交换量的情况， 通过热交换面的传热温差愈小， 过程的不可 逆性愈小，有效能损失小。 （Y ）三、过程系统分解（ 15 分）1识别不相关独立子系统；2断裂所有最大循环网；3画出迭代计算顺序图。仅供学习与参考学习资料S7S12解：利用单元串搜索法得到系统有 5 个回路：仅供学习与参考11S12根据 IIS2S3 S4 S5 S6

4、S8 S9 S10 S11S12R11 131 1 131 121 113112ABCDEA(1,2,3,1) B(2,3,4,2) C(6,7) D(5,6,7,5/0 E(5,7,5) 系统有 13 个六股： S2 ,S3, S4, S5,S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S16 其对应的回路矩阵：学习资料其中 S2 ，S4，S5，S6 S3S8， S10 S9S11 S12所以断裂 S3 ， S9， S12四、（ 15分）一换热网络中有两股热物流及一股冷物流，数据如下表 1 所示。若 系统最小允许传热温差为 20，试确定过程的夹点温度、最小公用工程冷

5、负荷 和最小公用工程热负荷，并利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络。若Tmin 10 C，试用 T-H 图定性分析最小公用工程冷、热负荷是增加还是减少？ 表 1 物流数据物流标号初始温度Tin/终了温度Tout/热容流率CP/(kW?-1)H11505025H21004030C32012040解：用“问题表格”算法.（1） 按 Tmin =20，得到问题表格（ 2），见表 2。表2问题表格（ 1）Tmin20仅供学习与参考学习资料子网络序号 k冷物流及其温度C1热物流及其温度H1H2SN1120140SN280100SN33050SN420402）依次对每一子网络做热量衡算，得出结果列于表

6、3，则得到有关信息如下： 表 3 问题表格（ 2 ）子网络 序号赤字 Dk/kW热量/kW无外界输入热量热量 /kW外界输入最小热量IkOkIkOkSN1-2500250350600SN2600250-3506000SN3-750-3504000750SN41004003007506501，夹点位置在第 2与第 3子网络的界面处，夹点温度是：热物流的温度为 100，冷物流的温度为 802，最小热、 冷公用工程负荷分别为 QH,min=350kW，QC,min=650kW； 最大热回收 =3650 kW（2）换热网络的设计a. 热端的设计见表 2, 冷端由子网络 SN1,SN2,组成，其中包含的

7、物流有 H1,C1, 设计网络见下：夹点CP2540Q12501600b. 冷端的设计H1,H2,C1,设计网络见下：见表 2, 热端由子网络 SN3,SN4组成，其中包含的物流有仅供学习与参考学习资料CPQ251250301800402400c. 整体设计2）定性分析H仅供学习与参考学习资料五、现有一五组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：序号组成（摩尔分 率）相邻组分相对挥发 度标准沸点（oC）A0.02-42.1B0.152.45-6.3C0.501.18-0.5D0.282.8915.0E0.052.5036.1工艺要求得到高纯度的单组分产品，试用有序直观推断法进行分离序 列的综合。分离易度系数计算公式： CES = f*，f = D/W或W/D，f 1， = |Tb|解：（1）根据经验规则 1、2，分离采用常规精馏，加压。（2）规则 3、 4 未采用。（3）根据规则 5，B/C 的分离应放在最后。（4）根据规则 6，C 组分应优先分出，但规则 5优先于规则 6，故 C放在 最后分离。（5）计算分离易度系数 CES （ A/BCDE）=0.73CES （