化工过程分析与合成试卷

北京化工大学2004——2005学年第二学期《化工过程分析与合成》期末考试试卷题号二三四总分、填空题(每空1分)1稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中不含(含/不含)时间参数。2就其模拟计算求解方法而言，过程系统模拟可以归纳为：序贯模块法、面向4求解超大型稀疏非线性方程组的方法大致分为降维求解法、联立拟线性方程组数学模型分为集中参数模型、分布参数模型和多级集中参数模型统计模型和介于两者之间的半经验模型。程设计和化工过程操作。9求解非线性有约束条件最优化问题的方法很多，比较常用的有8拉格朗日乘子法和罚函数法。它们的共同点在于都是将有约束最优化问题转10在分离序列的综合中，根据试探法的经验规则S2,难分离的组分应当 二、判断题(每题2分)。请判断对错(√或x),并简单解释原因。1在序贯模块法中的单元模块具有单向性的特点。(X)。9夹点以上热物流与夹点下冷物流的匹配(热量穿过夹点),可以把热流体的热量夹点以上热物流与夹点下冷物流的匹配(热量穿过夹点),将导致公用工程用量10求解能量最优的过程就是寻找夹点的过程。(1分)因此，(能解出来更好3用hessan矩验证是否为最小值(可以不用写具体验证过程)(1分)c+e-c)的绝对值最小时为0.即e=-(co-c,)=c,-cnco≤c,-2,因此在的学生最缺乏的是如何学会一种横型化和数学制思想，并将其用于化工的实际过程中这种解法是在对化工过程的物理意义理解的基础上，利用数学思想而得出的，尽管简单，们所表现出来的数学思想和优化思想更强，因而更应当给满分。目标函数第一项可以看做理论转化率与实际转化率的偏差，第二项可以看做能耗。即该目标函数代表在出口浓度的要求下，如何使能托最小的问题，且转化率为e.同学可根据反应工程的知识进行求解，可调整的参数为ca,即入口浓度。可以看出，转化率与温度成指数关系递增，cg越接近c,,所需要进行转化的程度就越小，所需要的温度也越小，对应的能耗也就越小。因而，该问题化为已知出口浓度，已知转化率与温度呈指数关系，求最小温度的问题。显然，四、(15分)某个甲醇生产厂拟采用如图所示的IC1多段冷激式绝热催化反应塔生产甲醇。已知反应为放热催化反应，催化剂的适宜活性温度在T1～T2°C之间，该反应为低压平推流反应器，即设定在反应器内同一层面上，温度无梯度。1.C.I反应器为绝热反应器，与外部环境无热交换，温度变化只与反应器催化剂高度和冷激气进分量有关。为了保证适宜的反应温度条件，在各段之间引入低温原料气(组成、温度造气及脱矿破与第一段入口相同)进行冷激混合。试间，如果给定甲醇产量，如何确定系统的圾优结构参数?请首先对问题进行分析，给出合理假设，写出优化目标、约束条件机解：①(3分)对问题进行分析，凡是可以根据试题内容，指出问题的已知条作，和优化的目的。指出结构优化目标者得2分②(3分)能够画出框图得2分，表明学生知道如何求解化工系统分析与合成得问题，如能够把冷激式反应器分段处理得全分。③(3分)写出结构优化日标，涉及反应器尺寸、能量最有利用得2分。④(3分)写出约束条件涉及的内容，提及到常规的各项平衡得1.5分，涉及本题得约束条件催化剂温度得1.5分。⑤(3分)写出可能得求解方法序贯模块法、联立方程法或联立模块法。目标函数的立二、优惠工况下的最住操作参数等等。2.化工过程系统合成包括有：反应路径合成、换 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7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.序贯模块法是将模型方程作为一个大型非线性方程组进行求解，可充分利用模型方程的稀疏性特点，从而降低求解难度。2.间歇过程是典型的稳态操作过程，其过程变量不随时间发生变化。()错。间欧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.状态空间分析中，相图描述的是过程从某个初始状态出发，状态演变的历史。是过程的动态特征的总结和表现，而稳态信息却没有包括在其中。()错。状态空间分析中，相图描述的是过程从某个初始状动态特征的总结和表现，而稳态信息也包括在其中。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。()个数决定的6.在间敬过程的排产优化中，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始时间内完成规定的生产任务SS7.最小传热温差是热力学第二定律的体现，与具体过程无关。()路，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获得系统公用工程消耗最小和使用换热器个数最少两个目,则系结的总体最优。()语，夹点法能够寻求到系统公用工程的消耗最小9.探视法是分高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、但带有普迥性的经验规则产生一些接近最优的序列，然后再对它们进行仔细的评价，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“三传一反”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)5.36.8125B:S3-S6-57-S8③按以上断裂方式，写写山打开回路后的计算顺序初始温度T(℃)终了温度T/℃)23456故11个温区(对于冷物流