-10学年度上期化工分析与合成期末试卷B答案

1、宜宾学院 2021 2021 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

2、 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

3、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0 来进行；（1）1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

4、于存在三个加工设备的间歇过程，是无法通过johnson 规章来求解的；答： 错误（ 1 ）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，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tmin10

5、 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cp /kw/c ts /ctt /cq/kw 解h 14.015060360h 22.516050275c13.550170420c22.040150220（ 1）依据所给数据作出问题表格（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kc1c2h 1h2170180sn1150160sn2140150sn3105115sn45060sn54050（ 2）对各个子网络进行热量恒算，得到问题表格（2）2问题表格（ 2）子网络赤字d k热量kw热量kw序号kw无外

6、界输入热量外界输入最小热量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，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：物流标号热容流率初始温度目标温度热负荷kw/ oco cockwcptsttqh22.516015025c13.5

7、140170105c22.014015020夹点h1h21c1h 18025c2h220（ 4）夹点下方子网络匹配3冷端设计：物流标号热容流率初始温度目标温度热负荷kw/ ococockwcptsttqh14.015060360h22.515050250c13.550140315c22.040140200夹点2ch1453ch2 50c1315c2200（ 5）整个初始网络为：整体设计方案：夹点h1 h 2c1h180c2h 22021253153200ch145ch2502. 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；4s159s16s11s148s2s13s4s

8、32s97s103s54s6s7s11s865s12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s2s3s4s5s6s7s8ra11100003b01011003c00000112f1211111除去不独立的列断 s3， s7，或 s3， s8(3) 迭代运算次序图0 断开 s3，s7，是否满意s3 s3 2s1s2s4s0s33s5s6s11s10s70s8s7s9是否满意 s 0 s 771 断开s3， s8，是否满意s30 s8 2，5s1s2s40s3s3s5s6s11s10s9s7s80s8是否满意

9、 s 0 s 8813. 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）a4-42.1b302.45-6.3c1001.18-0.5d322.8915.0e241.4521.0f102.5036.1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