《化工过程分析与合成》习题

《化工过程分析与合成》习题
第一章
1.化工过程分析的含义是什么？化工过程合成的含义是什么？
2.常见化学反应过程的类型有哪些？请举例说明。

3.化工PID是什么请解释DCS的含义和作用。

4.稳态模拟和动态模拟的特征分别是怎样的？
5.人工智能技术的含义是什么？
6.人工神经网络的含义和用途。

第二章
1.过程系统模拟有哪几类问题？
2.过程系统的模拟分析是指什么，用流程框图画出其示意图。

3.过程系统设计的含义是怎样的？用流程框图画出其示意图。

4.过程系统参数优化的含义是怎样的？用流程框图画出其示意图。

5.请解释过程系统模拟的序贯模块法含义，特点，适用范围。

6.请解释过程系统模拟的面向方程法含义，特点，适用范围。

7.请解释过程系统模拟的联立方程法含义，特点，适用范围。

8.在计算再循环物流时，需要对某些物流进行“断裂”，此处“断裂”的含义是什么？
9.判断最佳断裂的准则是什么，如何用数学表达式表示？
10.请解释有效断裂组、多余断裂组、非多余断裂组。

11.请描述搜索断裂组的替代规则。

12.解释断裂族的概念。

13.再循环物流断裂处设置收敛单元，其功能有哪些？
14.适合于收敛单元的数值计算方法一般应满足哪些条件？
15.直接迭代法的原理和优缺点是什么？
16.阻尼迭代的含义是什么，请用公式表达，阻尼因子的选择对迭代收敛有何影响？
17.一个大型稀疏方程组，阶数为60,非零系数个数为240,求稀疏比和方程中为零的单元有多少个？
18.请画出下面不可分割子系统的回路矩阵，并寻求最优断裂组。

19.直接迭代法求解下列方程组。

20.直接迭代法求解下列方程组。

2X 1＋X 23
X 12－2 第四章
1. 某工厂甲、乙两种产品，每件甲产品要耗钢材2kg 、煤2kg 、产值为120元；每件乙产品要耗钢材3kg ，煤1kg ，产值为100元。

现钢厂有钢材600kg ，煤400kg ，试确定甲、乙两种产品各生产多少件，才能使该厂的总产值最大？
2. 某工厂在计划期内要安排甲、乙两种产品。

这些产品分别需要在A 、B 、C 、D 四种不同设备上加工。

按工艺规定，产品甲和乙在各设备上所需加工台数列表于表1-1中。

已知设备在计划期内的有效台时数分别是12、8、16和12(一台设备工作lh 称为一台时)，该工厂每生产一件甲产品可得利润20元，每生产一件乙产品可得利润30元。

问应如何安排生产计划，才能得到最多利润？
3. 某工厂生产I 、II 两种商品,已知生产单位商品所需的设备台时、A 、B 两种 原材料的消耗、设备使用台时限额以及原材料的限额如下表所示。

该工厂每生产一件商品I 可获利3 元，每生产一件商品II 可获利4 元。

写出使该工厂所获利润最大的线性规划模型,并用单纯形法求解。

4. 用罚函数法求解非线性规划： min f(X) = (x 1-1)2+x 22
s.t. g(X) = x 2 ≥ 1
5. 已知目标函数 f(X)=X 12+X 22
约束条件为 X 1+2X 2=1
...x x x x x x x x x --=⎧⎪-+-=⎨⎪--+=⎩1231231
231027210283542
要求用拉格朗日乘子法求算结果。

6. 请写出优化问题的数学描述形式，它由哪几个基本要素构成。

7. 优化问题中的决策变量和状态变量各自表示什么意思。

化工优化中通常设定的目标函数有哪些？
8. 化工过程系统最优化方法的分类原则有哪些？
9. 优化计算中的解析法和数值法各自的特点是什么，分别包括哪些典型优化方法？
《化工过程设计》习题三答案
一、判断题（本大题共20小题，每小题2分，共40分，正确填“T”，错误填“F”）
1. 储罐的形式主要有卧式，立式和球形储罐，储存介质的性质是选择储罐形式和储存系统的一个重要因素。

（ T ）
2. 鞍座包角越小，鞍角重量越轻，且储罐——支座系统的中心降低。

（ F ）
3. 工程上可以将双鞍座卧式储存罐简化为均布载荷的外伸简支梁。

（ T ）
4. 球罐支座中裙式支座用得最为广泛。

（ F ）
5. 柱式支座的主要缺点是球罐的重心高，稳定性差。

（ T ）
6. 需要开检查孔时，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，或者对全部纵向环向焊缝作100%无损检测。

（ T ）
7. 球罐接管除工艺特殊要求外，应尽量集中在上下极板上。

（ T ）。

（ T ）
9. 按形状改变比能屈服失效判剧计算出的内壁初始屈服压力和实际测量值最为接近。

（ T ）
10．边缘应力具有自限性和局限性。

（ T ）11. 套管式换热器具有结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便的特点。

（ T ）
12. 通过增加管程流量或增加横流速度可以改变卡曼漩涡频率，从而消除散热器的振动。

（ F ）
13. 余热锅炉是在工业中用来回收余热的一种锅炉，它的基本结构和一般锅炉相似。

（ T ）
14. 余热锅炉的使用会增加对环境的污染。

（ F ）
15. 使用余热锅炉能够提高热能总利用率，节约一次能源消耗。

（ T ）
16. 在换热设备中，采用大直径的换热管可以增大传热面积。

（ F ）
17. 在换热设备中，换热管的管径愈小，耐压愈高。

（ F ）
18. 管内翅片虽然增加了传热面积，但是也改变了流体在管内的流动形势和阻力分布，泵功率的损失也会相应增加。

（ T ）
19. 管子的固有频率可以通过精确的计算获得。

（ F ）
20. 板式换热器可用于处理从水到高黏度的液体的加热、冷却、冷凝、蒸发等过程，适用于经常需要清洗，工作环境要求十分紧凑的场合。

（ T ）二、单项选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分）1．内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在（ B ）。

A．正常操作 B．停车情况 C．检修情况 D．以上答案都不对
2．目前，裙座与塔体连接焊缝的结构型式有（ B ）。

A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
3．塔盘在结构方面要有一定的（ B ）以维持水平。

A．强度 B．刚度 C．稳定性 D．其它
4．搅拌器罐体长径比对夹套传热有显著影响，容积一定时长径比越大，则夹套的传热面积（ A ）。

A．越大 B．越小 C．不变 D．以上答案均不对
5．与填料密封相比，机械密封的（ A ）大约为填料密封的百分之一。

A．泄漏率 B．密封性 C．磨损率 D．使用率
6．列管换热器的传热效率（ A ）板式换热器，且金属消耗量大。

A．不如 B．高于 C．等同 D．以上答案均不对
7．在高温高压条件下，换热器的管板与管子一般采用（ A ）连接保持紧密性。

A．胀焊结合 B．胀接 C．搭接 D．对接
8．膨胀节是装在固定管板换热器上的挠性元件，其作用是（ B ）。

A．消除壳体薄膜应力 B．消除或减小不利的温差应力
C．消除管子中的拉脱力 D．增大换热器的换热能力
9．塔设备设计中最需要设置地脚螺栓的工况是（ A ）。

A．空塔检修 B．水压试验 C．满负荷操作 D．其它
10．列管式换热强度焊的连接方式适用的条件范围为（ D ）。

A．较高压力和较大振动场合 B．较高温度和较大振动场合
C．较大振动和间隙腐蚀场合 D．较高压力和较高温度场合
11．塔节的长度取决于（ B ）。

A．工艺条件 B．塔径 C．操作情况 D．塔板数
12．在塔和塔段最底一层塔盘的降液管末端设置液封盘，其目的是（ B ）。

A．防止液沫夹带 B．保证降液管出口处的密封
C．防止淹塔 D．防止液泛
13. 夹点之上区域不可设置（ A ）。

A．热阱；B．保温器；C．热源；D．物流混合器
14.以下哪个不是生产方法选择的原则（ D ）
A. 先进性
B. 可靠性
C. 合理性
D. 系统性
15.在化工设计过程中，下面的哪个步骤不需要主管部门批准（ C ）。

A. 编制项目建议书
B. 可行性研究报告
C. 施工图设计，提出预算
D. 扩大初步设计，提出总概算
16.物料和能量衡算一般在哪项工作完成之后进行（ A ）。

A. 工艺路线与生产方法的确定
B. 设备选型
C. 车间平面立面布置
D. 管道布置
17.以下哪些内容不是化工设备图的内容（ C ）
A．标题栏
B．明细栏
C．管口方位
D. 管口表
18. 设备图中管口表中用（ C ）按顺序填入表中，以明确管口位置和规格。

A．阿拉伯数字从上至下
B. 阿拉伯数字从上至下
C．英文大写字母从上至下
D. 英文小写字母从上至下
19. 管道支架中（ B ）只起支撑作用，允许管道在平面上有一定的位移。

A．固定支架
B. 滑动支架
C．导向支架
D. 弹簧吊架
20. 立式容器的加料口和温度计等管口应布置在（ A ）
A．操作区
B. 配管区
21. GS-1011管架标识中G表示（ A ）
A．管架类别
B. 管架根生部位
C．区号
D. 布置图尾号
22. 蒸馏是化工厂应用极为广泛的( C )
A动力输送过程。

B传热过程。

C传质过程。

D换热过程。

23.立式容器的管口方位取决于 ( B )
A 车间布置的需要。

B管道布置的需要。

C 设备布置的需要。

D 工艺流程的需要。

24.管道布置图一般只画管道和设备的( D )
A立面布置图。

B俯视布置图。

C侧视布置图。

D平面布置图。

25.液体的闪点如果等于或低于环境温度的则称为 ( B )
A 可燃液体。

B易燃液体。

C 不燃液体。

D 易挥发液体。

三、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）
1. 间歇过程有（ ACD ）特点。

A．生产灵活性高；
B．易实现自动化；
C．适合有固相的物流；
D．适合生产季节性产品
2. 分离过程的选择应分析分离过程的（ ABCD ）方面。

A．可行性；B．经济性；C．可靠性；D．生产规模
3. 对能量过程的分析方法有（ AC ）。

A．能量衡算法；B．热流分析法；C．熵分析法；D．功衡算法4.对新过程的化工设计需要进行（ AC ）
A．概念设计；
B．装置设计；
C．中试设计；
D．反应设计。

5. 换热网络设计的目的是得到（ CD ）。

A．最小的公用工程量；B．最少的换热器台数；
C．换热效益最大化； D．合理的公用工程量。