化工过程分析与合成A

<<化工过程分析与合成>>试题(A)一、填空题（每空1分，共30分）1.过程系统模拟的基本方法有法、法和法。2.过程系统由过程单元及各单元间的联结关系构成，这些联结关系包括和。3.收敛单元实质上就是一个数值迭代求解非线性方程组的子程序，请列举出三种常见的求解非线性方程的数值迭代方法：、、。4.对过程系统进行动态模拟时，根据对状态变量分布特征的不同描述方式，可以把数学模型分为、、，其中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，这种模型的数学形式为方程组。5.一个含有C组分的独立流股具有个自由度。6.试判断下图中换热匹配的可行性：1,2,3,4。夹点夹点22114433HH1HH2CC1CC27.在换热网络设计中，夹点将整个温度区间分为了两部分，夹点之上需要器，夹点之下需要器。8.对于夹点下方的夹点匹配换热器，其流股数可行性原则是，FCp可行性原则是。9.过程系统优化主要分为优化和优化两个方面。10.如下图所示，T-H图中热、冷物流的组合曲线分别为AB和CD，则最小冷公用工程用量为kW，最小热公用工程用量kW，最大热回收量kW。11.用常规精馏的方法将含有5个组分的混合物分离成纯组分产品，则切分点的数目为，分离序列数为，分离的子群数为。二、判断题（每题1分，共10分）1.对过程系统进行稳态模拟，描述过程对象的模型中不包括时间参数。2.组合曲线上斜率发生变化的点称为角点，夹点一定出现在角点处。3.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。4.在分离序列的综合中，应优先考虑使用能量分离剂的方法，其次才考虑采用质量分离剂的方法。5.为了使换热网络的公用工程消耗最小，应避免夹点之上的热物流与夹点之下的冷物流间的匹配。6.用面向方程法进行过程系统模拟时，可以把设计规定的变量直接作为决策变量。7.热物流在夹点上方，冷物流在夹点下方。8.穿过换热网络夹点的热流量为零，则夹点处传热推动力为零。9.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。10.进行过程系统模拟既要输入流股参数，也要提供过程单元的操作参数。三、简答题（共17分）1.(3分)什么是过程系统工程？2.(4分)复杂精馏塔的模拟过程中用到的M、E、S、H方程是指那几类方程？3.(5分)什么是过程系统自由度，进行自由度分析的作用是什么？4.(5分)计算给定温度下的闪蒸时，需要核实闪蒸问题是否成立，请写出五种热状况的判据。四、模拟与综合题（共43分）1.(10分)请写出下图所示的多组分等温闪蒸过程的模型方程及求解方法。2.(7分)如下图所示的敞口连续操作搅拌罐，其横截面积为A，进料量为F，原有料液高度为H0，设排液量S与罐中料液的高度H成正比关系，即：S＝k·H，试求自开工后排料量S随时间t的变化情况。3.(17分)利用表中数据，（1）采用问题表格法计算该系统所需要的最小公用工程消耗；（2）画出一种能量最优的冷热物流匹配方案。（已知：最小允许传热温差为20℃流股及类型热容流率FCp/(kW/℃)T初/℃T终/℃1热2.5159772热0.5343903冷0.9161174冷2.21182654.（9分）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）A0.07-42.1B0.