化工系统工程

化工系统工程一、单选(20分)1、 某换热系统，当11=0时，温度区间之间的最小传热负荷为-200kW,最后一个温度区间输出负荷为60kw,则该系统的最小加热负荷和最小冷却负荷是多少kw?()A、 0，60B、 200,60C、 200,260D、 0,260正确答案:C2、 在正常生产时下面哪种目标不能用于作为过程系统的优化目标()A系统消耗的循环水、电力和燃料消耗最少。B、 系统的投资最少C、 系统的加工量最大D、 精馏塔的理论塔板数最少正确答案:D3、 关于换热网络设计的最求目标，下面哪种是错误的()最少的换热器数量最少的换热器总重量最多的热量回收传热温差尽量接近0正确答案:D4、 化学工程是过程系统工程的()研究工具服务和研究对象C、 优化手段D、 实施方法正确答案:B5、 一股有8个组分的物流，被分割成5股，可写出的独立物料平衡方程数量是几个?()TOC\o"1-5"\h\zA、 4B、 5C、 6D、 7正确答案:B6、 从过程系统的节点相邻矩阵怎样才能发现“汇集单元”()A、 行有多个非零元素B、 列有多个非零元素C、 行有1个非零元素D、列有1个非零元素正确答案:B7、 输送剧毒介质管道的管材质量证明书应有()检测结果,否则应进行补项试验A外观B、 磁粉C、 厚度D、 超声正确答案:D8、 吊装大中型设备使用的钢丝绳的安全系数与钢丝绳的()成反比例关系A最小破断拉公丰称直径最大受力公称抗拉强度正确答案:C9、 采用萃取分离方法后一般要马上将溶剂剂脱除，下面一个不是马上除溶剂的目的?()A溶剂发生分解B、 溶剂成为杂质，影响产品质量C、 增加后续设备加工负荷D、 溶剂出现损耗正确答案:A10、 在对炼油厂进行生产计划优化时，下面哪种叙述是错误的?()约束条件包括各设备的物料平衡、生产能力、产品质量、产品供求量等B、 一股物料分成多股去向不同的设备时每个去向都必须设置为变量。、在目标函数中，数值是固定值的变量可以忽略，只保留可变变量,不会对最优解产生影响D.可以把系统中所有的选定的独立变量作为优化变量正确答案:D11、 某车间有5股流量固定的物料同时进入一个保温良好的密闭容器中,容器底部有一台泵将混合物料输送到其它车间。如果要维持容器内液面稳定，该泵有哪些参数可自由调节?()A、 出口压力出口流量C、 泵输入功率什么都不能自由调整正确答案:D12、 一股有8个组分的物流，其自由度等于()8TOC\o"1-5"\h\z91011正确答案:C13、 计算机是利用哪一种图来识别过程系统的结构信息()A、 原则流程图B、 节点一边有向图C、 方框图D、 以上3种图形均可正确答案:B14、 某节点相邻矩阵中第3列没有非零元素，则说明该列对应单元输入()A、 孤立单元，与其它单元无关B、 无法解释顷输入端单元D、输出端单元正确答案:C15、 仪表接地线的绝缘护套颜色应符合设计要求,如设计无规定，宜()。A、 黄、绿相同色或绿色B、 黄、红相同色或红色C、 黄、绿相同色或黄色D、 红、绿相同色或红色正确答案:A16、 压力容器制造质量应由企业()负责A、 质量保证工程B、 法定代表人C、 技术负责人D、 质量检验工程师正确答案:B17、 正常生产时,工程师不能选择哪个变量作为优化变量()A设备操作压力B、 反应器温度C、 塔的进料位置D、 泵的输入功率正确答案:C18、 在一个绝热封闭体系中,投入了5种化合物,在其中发生了3个化学反应,产生了2种新化合物。当系统稳定下来后，生成了2个液相层、1个固相，其自由度是多少?()911710正确答案:A19、 液相混合物中有5mol/h的A与10mol/h的B,温度为40°C,压力为1MPa,进入反应器后发生液相化学反应生成产物C,要控制产物C的收率，你能调节哪些变量?()反应温度反应压力C、 出口物料冷却温度D、 什么都控制不了正确答案:A20、 从过程系统的节点相邻矩阵怎样才能发现“分支单元”(行有多个非零元素列有多个非零元素行有1个非零元素列有1个非零元素正确答案:A二、多选(10分)21、 焊接过程中，焊接区内充满大量气体,不断地与熔化金属发生冶金反应,其中对焊缝影响最大的是()TOC\o"1-5"\h\zA、 CO2B、 O2C、 COD、 H2E、 N2正确答案:BDE22、 解体安装的离心泵，应在()测量纵向和横向安装水平偏差A泵壳水平中分B、 泵壳垂直中分面C、 联轴节上沿D、 轴的外露部分E、 底座水平加工面正确答案:ADE23、 关于金属表面预处理质量等级的说法中,符合规范的有()。^手工除锈分B、 动力工具除锈分为三级C、 喷射除锈分为四级D、 火焰除锈质量等级为PiE、 化学除锈质量等级为Fi正确答案:AC24、 在对化工系统建立模型时，要对系统进行分级，下面哪些项属于第一单元级?()反应器计算表面张力计算顷平衡常数计算D、 吸收塔计算重度计算正确答案:BCE25、 保冷结构中的绝热层厚度需根据()来确定A热平衡计算B、 防腐蚀要求C、 防结露要求D、 强度计算E、 经济性要求正确答案:ACE26、 过程系统模拟的基本方法有(A、 序贯模块法B、 最优化法C、 面向方程法D、 联立模块法正确答案:ACD27、 要对过程单元进行模拟时，可列出的模型方程类型主要有()A、 物料平衡方程B、 能量平衡方程C、 反应方程。.相平衡方程等正确答案:ABCD28、 容积式流量计是一种以单位时间内排出的流体固定容积的数目作为依据来测量流量的仪表。属于此类流量计的有()。A椭圆齿轮流量计转子流量计涡轮流量计堰式流量计活塞式流量计正确答案:AE29、 法兰型阀门安装前,应按要求进行()等工作。核对型号B、 复核重量C、 试压D、 确定安装方向E、 将阀门置于开启状态正确答案:ACD30、 随着流程模拟技术的不断发展，判断最佳断裂的准则分为（）A、 断裂的物流数最少；B、 断裂物流的变量数最少；C、 断裂物流的权重因子之和最少D、 断裂回路的总次数最少。正确答案:ABCD三、判断（10分）31、 实验室微型精馏塔是化工系统工程的一个研究对象。（）正确答案:错误32、 在实验室微型反应器中所获得的反应过程数学模型可直接用于设计工业装置。（）正确答案:错误33、 物流在管道内的流动压降必须算作管道的自由度。（正确答案:错误34、 化工最优化追求的目标是整体优化。（）正确答案:错误35对一个过程进行模拟就是列出其模型方程组,并对方程组进行求解。（）正确答案:正确36对于含有30%氢气的烃类混合气体，所有状态方程均可应用于预测其P-v-T性质。（）正确答案:错误37、 一股有5个组分的物流，被分割成3股,可写出5个物料平衡。（）正确答案:错误38、 系统工程是一门关于决策方法论的技术科学。（）正确答案:正确39、 某一固定体积的封闭体系中的气体，其压力P、温度T均可独立发生变化。（正确答案:错误40、对于方程组来说,变量数等于方程数时，方程组具有唯一解。（正确答案:错误四、问答（10分）41、 简述化工过程系统的任务和特点正确答案：在一定限制条件下,根据输入和输出条件及输出要求，寻找整体性能的最优系统。即最小的投入（人力、物力、财力）、最大的产出（利润、安全性、可操作性、管理性）为了完成上述任务,大致包括三个方面的工作⑴对于系统结构及各个子系统均已给定的现有系统进行分析，即研究反映各个子系统特性的数学模型，并按系统结构的特点推测系统的特性一一系统分析⑵对于有待设计的系统进行系统的综合，即按预定的系统特性，寻找为实现该特性所需要的系统结构及各子系统性能,并使系统最优一一系统综合⑶实现过程系统的最优操作控制42、 对比说明序贯模块法的优缺点。正确答案:序贯模块法的优点与实际过程的直观联系强;模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便,易于通用化;计算出错时易于诊断出错位置。序贯模块法的主要缺点:计算效率较低,尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低43、 简述化工过程系统分解一般步骤正确答案：第一步进行系统的分隔（分割）；首先从系统中识别出独立子系统;然后从该系统中识别出必须同时求解的一些方程组，即找出循环回路或最大循环网;最后，把系统中带节点、拟节点,按信息流图方向,排出没有环路的序列，确定出有利的计算顺序。第二步:进行子系统的断裂。进行子系统中循环回路或最大循环网的断裂44、 蒸馏塔计算类型有哪些?分别说明。正确答案:操作型塔结构和操作条件一定:塔板数和进料仗置;进料量、进料状态、回流、压力等已知;求所能达到分离设计型:进料及所需的分离一定，求塔的结构及操作条件45、 简述化工系统工程的定义正确答案：是以复杂化工系统的规划、研究、设计、生产的最优化为核心的“工程技术"。它应用化学工程与系统工程的基本原理，在建立化工系统数字模型和进行化工过程计算机摸拟的基础上,采用系统最优化和系统分析与综合的方法，对化工过程进行工艺设计计算与技术经济分析,最终实现最优设计、“最优操作”,“最优控制"和最优管理的目的。46、 根据缩芯模型，描述H2S和Zn0反应的宏观步骤正确答案:①外扩散;②内扩散;③与在未反应芯表面上反应④H20内扩散;⑤H2O外扩散47、过程系统模拟的基本方法有哪些？正确答案:序贯模块法（SequentialModularMethod

面向方程法(EquationOrientedMethod):联立方程法联立模块法(SimultaneouslyModularMethod)48、 系统合成方法有哪些?并简要说明各类方法正确答案⑴探试法:根据以往的经验和直觉建立的一些半定量的判断规则。从众多的可行结构中选出少量最有希里的结构方案，然后对这几个方案进行深入分析，从中找出最优的方案⑵分枝界限法：用严格的数值算法来排除大量可能的方案，使搜索空间缩小。动态规划法，多水平优化法，线性规划法等等⑶调优法:探试规则+分枝界限法。每一次只在现有方案周围的某个空间范围内搜索，使系统不断得到改进49.一换热网络有2个工艺热物蒲和2个工艺拎物流，数据如下表所示.若热、冷物流间最小允许传热温差△气血=1伊匚，试用问题表格法确定该过程的夹点温度、最小公用工程冷负荷和最小公用工程热负荷，并利.用夹点设计法设计亥换热过程的初始网络。物流标号热容流率初始温度终了温度热流量+CP(kWf°C)T3/qCTJ°C402-53.52.06050170402-53.52.06050170150正确答案：(1)根据所给出的数据作出问题表格(1)问题表格(1)子网络序号冷物流及其温度 热物流及其温度kGG H]%170ISOSN1150160_SN2 i140150SN3105115SN450f1SN54050F(2)对各个子网络进行热量恒算，得到问题表格(2)

问题表格（2）子网络赤字巩kW热量kW序号kW无外界输入热量外界输入最小热量QkQkSN1700-70100SOSN23Q-70-1003。0SN3-35-100-65035SN4-55-103590SN5-5-10-59095得到如卜-信息；在A“血=10配的情况下，央点温度在热流体夹点温度150，C和冷流体央点温度140DCZ间*故央点温度 T=145°C最小公用工程力11热星 011^=100kw最小公用丁程冷却屋 （?c™=95kw（3）夹点上方子网络匹配热端设计十物流热客初始目标热倒荷标号流率温度温度UCkWCP4二0Z51何1503.51401701052.0140J5020夹点Hi ® 80 2520（4）夹点下方子网络匹配冷端设计；物流热容初始目标热负荷标号流率温度温度kW/°C°CkWCPCQ4.0150603602J15050250q3.550140315C22.040】40200（5）整个初始网络为:整体设计方案:50、乙烯氧化叩成环氧乙烷为银催化剂上的气固相催化反应，进入反应器的气体组成（摩尔比）：GHq15%02:7%,CO.:10沧.其余为也、总出反应器气体

中现L：如CH-134%,O2t4.8%,试计算乙烯的转化率、环氧乙烷的选择性c2//4+o.5a—eg,。及收率'（C2H.+30zT父。£十2名。）正确答案：以lOQm