-10學(xué)年度上期化工分析與合成期末試卷B答案

1、宜賓學(xué)院 2021 2021 學(xué)年度上期化工過程分析與合成試題（b 卷）答案得分閱卷人一、判定題 （每道題2 分，共 20 分）（ 1）采納夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為保證系統(tǒng)的最大熱回收，應(yīng)防止熱物流穿越夾點(diǎn)；（ n）（ 2）熱泵與系統(tǒng)熱集成時(shí)，將熱泵穿越夾點(diǎn)放置是有效的熱集成；（ y ）（ 3）兩個(gè)或兩個(gè)以上相連的循環(huán)回路肯定構(gòu)成最大循環(huán)網(wǎng)；（ n ）（ 4）采納斷開熱負(fù)荷回路的方法調(diào)優(yōu)換熱器網(wǎng)絡(luò)，合并換熱器后的結(jié)構(gòu)除了需要保證每個(gè)單元設(shè)備熱負(fù)荷為非負(fù)外，仍要檢驗(yàn)每個(gè)單元設(shè)備的傳熱溫差是否大于或等于最小的答應(yīng)傳熱溫差；（ y ）（ 5）r 組分簡潔塔精餾分別序列的綜合問題，可以看成是r-1

2、 階段決策問題；（y）（ 6）系統(tǒng)的自由度為系統(tǒng)變量數(shù)減去描述系統(tǒng)的全部方程數(shù)；（n）（ 7）能夠把全部簡潔回路至少斷裂一次的斷裂組定義為余外斷裂組；（n ）（ 8）穿越夾點(diǎn)的熱流量為零，就夾點(diǎn)處的傳熱推動(dòng)力為零；（ n ）（ 9）利用能量放松法調(diào)優(yōu)換熱器網(wǎng)絡(luò)， 調(diào)優(yōu)前后系統(tǒng)所需的冷、熱公用負(fù)荷不變；（n）（ 10）對(duì)于已給定熱交換量的情形，通過熱交換面的傳熱溫差愈小，過程的不行逆性愈小，有效能缺失小；（y）得分閱卷人二、分析爭論題（每道題4 分，共 20 分）1 間間歇過程的瓶頸問題很簡潔就能找到，因此，只需要對(duì)給定的設(shè)備加工次序進(jìn)行排序，就可以得到最優(yōu)的操作方案了；答：錯(cuò)誤（ 1 ）間歇過

3、程的瓶頸問題隨產(chǎn)品及操作策略而有所不同，因而很難找到；（1 ）2化工過程的優(yōu)化因其所含變量太多而難以進(jìn)行，為了簡化運(yùn)算的難度，某人建議只考慮決策變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響，這種方式是否可行？答： 對(duì)（ 1）狀態(tài)變量是決策變量的函數(shù)，因而，只考查決策變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響，不會(huì)轉(zhuǎn)變優(yōu)化過程的性質(zhì)，但能縮小問題的求解難度；（1 ）3 非線性規(guī)劃的求解比線性規(guī)劃困難的多，因此，對(duì)于非線性規(guī)劃問題，不行能通過求取目標(biāo)函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，并令其為0，來得到最優(yōu)解；答： 錯(cuò)誤（ 1 ）無約束的非線性最優(yōu)化問題可以通過令一階導(dǎo)數(shù)為0 來進(jìn)行；（1）1有約束的非線性規(guī)劃問題可以通過拉格朗日或罰函數(shù)法轉(zhuǎn)化為無約束問題；4對(duì)

4、于存在三個(gè)加工設(shè)備的間歇過程，是無法通過johnson 規(guī)章來求解的；答： 錯(cuò)誤（ 1 ）對(duì)于特別的 n/3/f/fmax問題，可以通過 johnson規(guī)章求取； 1即在其次個(gè)設(shè)備上最長的加工時(shí)間，小于在第一（或第三）個(gè)設(shè)備上最短的加工時(shí)間；5在一個(gè)工廠的設(shè)計(jì)中，要想最大限度的削減公用工程的用量，可以通過采納高效率的換熱器，并增大換熱面積來實(shí)現(xiàn)；答： 錯(cuò)誤（ 1 ）要想最大限度削減公用工程的用量，應(yīng)通過夾點(diǎn)匹配方法進(jìn)行；（ 1）得分閱卷人三、分析運(yùn)算題（每道題20 分，共 60 分）1. 一換熱網(wǎng)絡(luò)有2 個(gè)工藝熱物流和2 個(gè)工藝?yán)湮锪鳎瑪?shù)據(jù)如下表所示；如熱、冷物流間最小答應(yīng)傳熱溫差tmin10

5、 c ，試用問題表格法確定該過程的夾點(diǎn)溫度、最小公用工程冷負(fù)荷和最小公用工程熱負(fù)荷；物流標(biāo)號(hào)熱容流率初始溫度終了溫度熱流量cp /kw/c ts /ctt /cq/kw 解h 14.015060360h 22.516050275c13.550170420c22.040150220（ 1）依據(jù)所給數(shù)據(jù)作出問題表格（1）問題表格（ 1）子網(wǎng)絡(luò)序號(hào)冷物流及其溫度熱物流及其溫度kc1c2h 1h2170180sn1150160sn2140150sn3105115sn45060sn54050（ 2）對(duì)各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行熱量恒算，得到問題表格（2）2問題表格（ 2）子網(wǎng)絡(luò)赤字d k熱量kw熱量kw序號(hào)kw無外

6、界輸入熱量外界輸入最小熱量i kq ki kq ksn1700-7010030sn230-70-100300sn3-35-100-65035sn4-55-65-103590sn5-5-10-59095得到如下信息：在t min =10oc 的情形下，夾點(diǎn)溫度在熱流體夾點(diǎn)溫度150oc 和冷流體夾點(diǎn)溫度140 oc 之間，故夾點(diǎn)溫度t = 145 oc最小公用工程加熱量q h min = 100 kw最小公用工程冷卻量q c min = 95 kw（ 3）夾點(diǎn)上方子網(wǎng)絡(luò)匹配熱端設(shè)計(jì)：物流標(biāo)號(hào)熱容流率初始溫度目標(biāo)溫度熱負(fù)荷kw/ oco cockwcptsttqh22.516015025c13.5

7、140170105c22.014015020夾點(diǎn)h1h21c1h 18025c2h220（ 4）夾點(diǎn)下方子網(wǎng)絡(luò)匹配3冷端設(shè)計(jì)：物流標(biāo)號(hào)熱容流率初始溫度目標(biāo)溫度熱負(fù)荷kw/ ococockwcptsttqh14.015060360h22.515050250c13.550140315c22.040140200夾點(diǎn)2ch1453ch2 50c1315c2200（ 5）整個(gè)初始網(wǎng)絡(luò)為：整體設(shè)計(jì)方案：夾點(diǎn)h1 h 2c1h180c2h 22021253153200ch145ch2502. 識(shí)別下圖中的不相關(guān)獨(dú)立子系統(tǒng)；斷裂全部最大循環(huán)網(wǎng)；畫出迭代運(yùn)算次序圖；4s159s16s11s148s2s13s4s

8、32s97s103s54s6s7s11s865s12解： 1 識(shí)別不相關(guān)獨(dú)立子系統(tǒng)；(2) 單元串搜尋法或矩陣法識(shí)別出6， 1,2,3,4,5斷裂循環(huán)網(wǎng) lee-rudd 法回路矩陣s2s3s4s5s6s7s8ra11100003b01011003c00000112f1211111除去不獨(dú)立的列斷 s3， s7，或 s3， s8(3) 迭代運(yùn)算次序圖0 斷開 s3，s7，是否滿意s3 s3 2s1s2s4s0s33s5s6s11s10s70s8s7s9是否滿意 s 0 s 771 斷開s3， s8，是否滿意s30 s8 2，5s1s2s40s3s3s5s6s11s10s9s7s80s8是否滿意

9、 s 0 s 8813. 現(xiàn)有一六組分碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，其組成和各組分的相對(duì)揮發(fā)度如下表所示：序號(hào)流量（ kmol/h ）相鄰組分相對(duì)揮發(fā)度標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)（o c）a4-42.1b302.45-6.3c1001.18-0.5d322.8915.0e241.4521.0f102.5036.1工藝要求分別出5 個(gè)產(chǎn)品 a ， b， c， de ， f，擬采納常規(guī)蒸餾，試?yán)梅謩e度系數(shù)有序探試法綜合分析，找出最優(yōu)的分別序列，分別該5 個(gè)組分為純組分；解：（ 1）依據(jù)體會(huì)規(guī)章1、2，分別采納常規(guī)精餾，加壓；（ 2）依據(jù)規(guī)章3， de 不用分開；（ 3）規(guī)章 4 未采納；（ 4）依據(jù)規(guī)章5， b/c 的分別應(yīng)放在最終；（ 5）依據(jù)規(guī)章6， c 組分應(yīng)優(yōu)先分出，但規(guī)章5 優(yōu)先于規(guī)章6，故 c 放在最終分別；（ 6）運(yùn)算分