2022年-学年度上期化工分析与合成期末试卷B答案.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -宜宾学院 20222022 学年度上期化工过程分析与合成试题（B 卷）答案得分阅卷人一、判定题 （每道题2 分,共 20 分）（1）采纳夹点设计法设计换热网络时,为保证系统的最大热回收,应防止热物流穿越 夹点；（N）（2）热泵与系统热集成时,将热泵穿越夹点放置是有效的热集成；（Y ）（3）两个或两个以上相连的循环回路肯定构成最大循环网；（N ）（4）采纳断开热负荷回路的方法调优换热器网络,合并换热器后的结构除了需要保证 每个单元设备热负荷为非负外, 仍要检验每个单元设备的传热温差是否大于或等于最小的答应传热温

2、差； （Y ）（5）R 组分简洁塔精馏分别序列的综合问题,可以看成是R-1 阶段决策问题；（Y ）（6）系统的自由度为系统变量数减去描述系统的全部方程数；（N ）（7）能够把全部简洁回路至少断裂一次的断裂组定义为余外断裂组；（N ）（8）穿越夹点的热流量为零,就夹点处的传热推动力为零；（N ）（9）利用能量放松法调优换热器网络, 调优前后系统所需的冷、热公用负荷不变；（N ）（10）对于已给定热交换量的情形,通过热交换面的传热温差愈小,过程的不行逆性愈小,有效能缺失小；（Y ）得分阅卷人二、分析争论题（每道题 4 分,共 20 分）1间间歇过程的瓶颈问题很简洁就能找到,因此,只需要对给定的设备

3、加工次序进行排序,就可以得到最优的操作方案了；答：错误（ 1）间歇过程的瓶颈问题随产品及操作策略而有所不同,因而很难找到；（1）2化工过程的优化因其所含变量太多而难以进行,为了简化运算的难度,某人建议只考虑决策变量对目标函数的影响,这种方式是否可行？答： 对（1）状态变量是决策变量的函数,因而,只考查决策变量对目标函数的影响,不会转变优化过程的性质,但能缩小问题的求解难度； （1）3非线性规划的求解比线性规划困难的多,因此,对于非线性规划问题,不行能通过求取目标函数的一阶导数,并令其为 0,来得到最优解；答： 错误（ 1）无约束的非线性最优化问题可以通过令一阶导数为 1 0 来进行；（1）细心

4、整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -有约束的非线性规划问题可以通过拉格朗日或罚函数法转化为无约束问题；4对于存在三个加工设备的间歇过程,是无法通过 答： 错误（ 1）Johnson 规章来求解的；对于特别的 n/3/F/Fmax问题,可以通过 Johnson规章求取； 1 即在其次个设备上最长的加工时间,小于在第一（或第三）个设备上最短的加工时间；5在一个工厂的设计中,要想最大限度的削减公用工程的用量,

5、可以通过采纳高效率的换热器,并增大换热面积来实现；答： 错误（ 1）要想最大限度削减公用工程的用量,应通过夹点匹配方法进行；（1）得分 阅卷人三、分析运算题（每道题 20 分,共 60 分）1. 一换热网络有 2 个工艺热物流和 2 个工艺冷物流,数据如下表所示；如热、冷物流间最小答应传热温差 T min 10 C,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；物流标号热容流率初始温度终了温度热流量H 1 CP/kW/ CTS /CTt /CQ/kW 4.0 150 60 360 H 22.5 160 50 275 C13.5 50 170 420 C2 2.0

6、40 150 220 解 （1）依据所给数据作出问题表格（1）问题表格（ 1）子网络序号 k冷物流及其温度热物流及其温度C1 C2 H 1 H2 170 180SN1 150 160SN2 140 150SN3 105 115SN4 50 60SN5 40 50（2）对各个子网络进行热量恒算,得到问题表格（2）2 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -问题表格（ 2）子网络 赤字 D k 热量 kW

7、热量 kW序号 kW 无外界输入热量 外界输入最小热量I k Q k I k Q kSN1 70 0 -70 100 30SN2 30 -70 -100 30 0 SN3 -35 -100 -65 0 35SN4 -55 -65 -10 35 90 SN5 -5 -10 -5 90 95 得到如下信息：在T min=10oC 的情形下,夹点温度在热流体夹点温度150oC 和冷流体夹点温度140 oC 之间,故夹点温度T = 145 oC 最小公用工程加热量Q H min = 100 kw 最小公用工程冷却量Q C min = 95 kw （3）夹点上方子网络匹配热端设计：物流热容初始目标热负荷

8、标号流率温度温度kWkW/ oCoCoCCPTs TtQH2 2.5 160 150 25C1 3.5 140 170 105C2 2.0 140 150 20夹点H1H2H 11C1C28025H220（4）夹点下方子网络匹配3 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -冷端设计：物流热容oC初始目标热负荷标号流率温度温度kWkW/ oCoCCPTs TtQH1 4.0 150 60 360 H2 2.

9、5 150 50 250 C1 3.5 50 140 315 C2 2.0 40 140 200夹点23CCH1H24550315C1C2 200（5）整个初始网络为：整体设计方案：1夹点23C1 HC 2 HH1H24550C1H125315200C280H 2202. 识别下图中的不相关独立子系统；断裂全部最大循环网；画出迭代运算次序图；4 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -S15 9 S16

10、 S4 S1 1 S2 2 S3 3 S5 4 S6 S14 8 S13 7 S9 S11 S8 5 S7 6 S10 S12 解： 1 识别不相关独立子系统；2 单元串搜寻法或矩阵法识别出 6,1,2,3,4,5 断裂循环网 Lee-Rudd 法 回路矩阵AS 2S 3S 4S 5S 6S 7S 8R11100003B30101100C20000011f1211111除去不独立的列断 S3, S7,或 S3,S83 迭代运算次序图S32, 断开 S3,S7,是否满意 S3 0S3 2S1S20 S3S4S6S5S11S10S7S80 S7S9是否满意 S7 0S7 1 断开S3,S8,是否满

11、意 S30S8 5 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 6 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -S1 S20 S3S4S61S3S5S11S10S9S7S80 S8是否满意 S8 0S8 3. 现有一六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 流量（ kmol/h ）相邻组分相对挥发度 标准沸点（o C）A 4 -42.1 B 30 2.45 -6.3 C 100 1.18 -0.5 D 32 2.89 15.0

12、 E 24 1.45 21.0 F 10 2.50 36.1 工艺要求分别出 5 个产品 A,B,C,DE,F,拟采纳常规蒸馏,试利用分别度系数有序探试法综合分析,找出最优的分别序列,分别该 5 个组分为纯组分；解：（1）依据体会规章 1、2,分别采纳常规精馏,加压；（2）依据规章 3,DE 不用分开；（3）规章 4 未采纳；（4）依据规章 5,B/C 的分别应放在最终；（5）依据规章 6,C 组分应优先分出,但规章 5 优先于规章 6,故 C 放在最终分别；（6）运算分别易度系数 CES A/BCDEF=0.73 CES AB/CDEF=1.19 CES ABC/DEF=7.63 CES ABCDE/F=0.79 依据规章 7 ABC/DEF 分别应优先,由于此处分别易度系数最大（7）考虑前面的步骤,得到以下分别序列：ABC|DEF A A|BC B|C C DE DE|F F B 6 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 6 页 - - - - - - - - -