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 。

7. 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

夹点

2

2

1

1

4

4 3

3

H 1

H 2 C 1

C 2

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℃）

4.（9

工艺要求得到高纯度的单组分产品，请指出应采用的分离方法，并用有序直观推断法进行分离序列的综合。