1、名詞解釋1、夾點的意義（夾點處，系統(tǒng)的傳熱溫差最?。ǖ扔贏Tmin）,系統(tǒng)用能瓶頸位置。夾點處熱流量為0,夾點將系統(tǒng)分為熱端和冷端兩個子系統(tǒng)，熱端在夾點溫度以上,只需要公用工程加熱（熱阱），冷端在夾點溫度以下，只需要公用工程冷卻（熱源）；）2、過程系統(tǒng)能量集成（以用能最小化為目標的考慮整個工藝背景的過程能量綜合）3、過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化（改變過程系統(tǒng)中的設(shè)備類型或相互間的聯(lián)結(jié)關(guān)系，以優(yōu)化過程系統(tǒng)；參數(shù)優(yōu)化指在確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，改變操作參數(shù)，是過程某些指標達到優(yōu)化。）4、化工過程系統(tǒng)模擬（對于化工過程，在計算機上通過數(shù)學模型反映物理原型的規(guī)律）5、過程系統(tǒng)優(yōu)化（實現(xiàn)過程系統(tǒng)最優(yōu)運行，包括

2、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化）6、過程系統(tǒng)合成（化工過程系統(tǒng)合成包括：反應(yīng)路徑合成；換熱網(wǎng)絡(luò)合成；分離序列合成;過程控制系統(tǒng)合成；特別是要解決由各個單元過程合成總體過程系統(tǒng)的任務(wù)）7、過程系統(tǒng)自由度（過程系統(tǒng)有m個獨立方程數(shù)，其中含有n個變量，則過程系統(tǒng)的自由度為：d=n-m,通過自由度分析正確地確定系統(tǒng)應(yīng)給定的獨立變量數(shù)。）填空題穩(wěn)態(tài)模擬的特點是，描述過程對象的模型中（不含）時間參數(shù)（集中參數(shù)模型）認為狀態(tài)變量在系統(tǒng)中呈空間均勻分布，如強烈攪拌的反應(yīng)罐就可以用這一類模型來描述.（統(tǒng)計模型）又稱為經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，純粹由統(tǒng)計、關(guān)聯(lián)輸入輸出數(shù)據(jù)而得。（確定性模型）又稱為機理模型（結(jié)構(gòu)）優(yōu)化和（參數(shù)）優(yōu)化是過程系統(tǒng)

3、的兩大類優(yōu)化問題，它們貫穿于化工過程設(shè)計和化工過程操作。換熱網(wǎng)絡(luò)的消耗代價來自三個方面：（換熱單元（設(shè)備）數(shù)）（傳熱面積）（公用工程消耗）TOC o 1-5 h z過程系統(tǒng)模擬方法有、.和。試判斷圖a中換熱匹配可行性1,2,3,4。在夾點分析中，為保證過程系統(tǒng)具有最大熱回收，應(yīng)遵循三條基本原則：避免夾點之上熱物流與夾點之下冷物流間的匹配；夾點之上禁用冷卻器；夾點之下禁用加熱器。判斷：自由度數(shù)只與過程系統(tǒng)有關(guān)。（Y）換熱網(wǎng)絡(luò)的夾點設(shè)計，要盡量避免物流穿過夾點。（N）在換熱夾點分析中，沒有物流穿過夾點，就無熱流量穿過夾點。（N）在夾點上方盡量避免引入冷物流，夾點下方盡量避免引入熱物流（N）穿過夾點

4、熱流量為零，則夾點處傳熱量為零（N）夾點上方熱流股數(shù)NH.NC,熱流股總熱負荷QHQC，不能實現(xiàn)夾點匹配（N）精餾塔跨過夾點，則塔底要用熱公用工程，塔頂要用冷公用工程。（Y）&對于冷熱流股換熱系統(tǒng)，傳熱量一定的前提下，傳熱溫差愈小，過程不可逆程度愈小,有效能損失愈小，但要求較大的熱交換面積。（Y）利用能量松弛方法對換熱器網(wǎng)絡(luò)的調(diào)優(yōu)，并不影響冷熱公用工程負荷。（N）熱物流穿過換熱網(wǎng)絡(luò)的夾點，必有熱流量穿過夾點。（N）熱物流在夾點上方,冷物流在夾點下方。（N）換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計要盡量避免冷、熱物流穿過夾點。N進行過程系統(tǒng)模擬既要輸入流股參數(shù)，也要提供過程單元的操作參數(shù)。Y穿過換熱網(wǎng)絡(luò)夾點的熱流量為零，

5、則夾點處傳熱推動力為零。N試判斷以下?lián)Q熱網(wǎng)絡(luò)中哪些匹配是可行的，哪些是不可行的?？尚校?）熱泵與系統(tǒng)熱集成時，將熱泵穿越夾點放置是有效的熱集成。（Y）（3）兩個或兩個以上相連的循環(huán)回路一定構(gòu)成最大循環(huán)網(wǎng)。（N（4）采用斷開熱負荷回路的方法調(diào)優(yōu)換熱器網(wǎng)絡(luò)，合并換熱器后的結(jié)構(gòu)除了需要保證每個單元設(shè)備熱負荷為非負外，還要檢驗每個單元設(shè)備的傳熱溫差是否大于或等于最小的允許傳熱溫差。（Y）（5）R組分簡單塔精餾分離序列的綜合問題，可以看成是R-1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)的所有方程數(shù)。（N（7）能夠把全部簡單回路至少斷裂一次的斷裂組定義為多余斷裂組。（N穿越夾點的熱流

6、量為零，則夾點處的傳熱推動力為零。(N)利用能量松弛法調(diào)優(yōu)換熱器網(wǎng)絡(luò)，調(diào)優(yōu)前后系統(tǒng)所需的冷、熱公用負荷不變。(N對于已給定熱交換量的情況，通過熱交換面的傳熱溫差愈小，過程的不可逆性愈小，有效能損失小。(Y)1間間歇過程的瓶頸問題很容易就能找到，因此，只需要對給定的設(shè)備加工順序進行排序，就可以得到最優(yōu)的操作方案了。答：錯誤(1)間歇過程的瓶頸問題隨產(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行，為了簡化計算的難度，某人建議只考慮決策變量對目標函數(shù)的影響，這種方式是否可行？答：對(1)狀態(tài)變量是決策變量的函數(shù)，因而，只考查決策變量對目標函數(shù)的影響，不會改變

7、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，對于非線性規(guī)劃問題，不可能通過求取目標函數(shù)的一階導數(shù)，并令其為0，來得到最優(yōu)解。答：錯誤(1)無約束的非線性最優(yōu)化問題可以通過令一階導數(shù)為0來進行。(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。對于存在三個加工設(shè)備的間歇過程，是無法通過Johnson規(guī)則來求解的。答：錯誤(1)對于特殊的n/3/F/Fmax問題，可以通過Johnson規(guī)則求取。(1)即在第二個設(shè)備上最長的加工時間，小于在第一(或第三)個設(shè)備上最短的加工時間。在一個工廠的設(shè)計中，要想最大限度的減少公用工程的用量，可

8、以通過采用高效率的換熱器，并增大換熱面積來實現(xiàn)。答：錯誤(1)要想最大限度減少公用工程的用量，應(yīng)通過夾點匹配方法進行。(1)間歇過程的瓶頸問題很容易就能找到，因此，只需要對給定的設(shè)備加工順序進行排序，就可以得到最優(yōu)的操作方案了。對于存在三個加工設(shè)備的間歇過程，是無法通過Johnson規(guī)則來求解的。簡答題對于一個復雜的、有多個反饋回路的化工過程，采用序貫?zāi)K法進行求解時，應(yīng)當如何進行計算？通過回路矩陣或其他方法，找出全部回路用回路搜索法，找出最優(yōu)斷裂族為各斷裂流股設(shè)定初值建立各單元的模型，利用模型序貫的求解(即將前一單元的出口物流作為后一單元的入口參數(shù))，循環(huán)計算，求出斷裂流股的計算值比較所求得

9、的斷裂流股的計算值，并與上一次的值比較，如果小于所設(shè)定的誤差，迭代結(jié)束，否則，重復步驟4，直至收斂.有必要的時候，可以采用各種收斂算法，也包括改變初始猜值。北京化【大F20胖2009學年第學期化丄過程彷析口合成期末考試述卷、填空題(每空1分1-化工過:程分析，】孩是分析過程系繚的運行機24彩陀園黃、過程欖型的數(shù)學描述、目杯隔數(shù)的建才、優(yōu)患丄況下的愎任操柞參數(shù)卻氛化工過程聚統(tǒng)合霸代括有：反應(yīng)路徑合成、匕丄；宀江，:m書.過程控制系統(tǒng)合成.特別是要將決由各個單元過程合成總體過程泵統(tǒng)的仃:錚.3-穩(wěn)態(tài)模擬的特山站擁述過程對象附模型4-時間郵數(shù)借助電了計算機技術(shù),求解穩(wěn)態(tài)模擁問赳的方敢育甲賈模塊沐，m

10、il可方程法、相聯(lián)立模塊沬-種KT序貫?zāi)K法和聯(lián)立模塊法中的單九模塊具右單向性的特點0乜血優(yōu)化考慮的是流程方秦的優(yōu)優(yōu)，在多種對存方案中找出費用展小的流桂結(jié)構(gòu)，還要保證該方案滿足安全、環(huán)保、站操作等方面的亜求。杵火點Z1“換熱網(wǎng)絡(luò)便而要黒公用工程，相對于環(huán)境是個熱阱；在夾點之2換熱網(wǎng)絡(luò)只需耍拎仝用工程.機對于環(huán)境足個叫源=農(nóng)分離塔序列綜合屮，按婕經(jīng)驗規(guī)則C2規(guī)則,等摩爾分割蜀有利。采乩種分肉方法把-牛E組分混舍物用簡單甫分離成8W組分的分離過程，共含個分離器，羽_個分離序列數(shù)，含有36個分離子群,旦個分離子何題。:.判斷題(同題2分人悄判斷對錯J或X),并簡單琳釋原因，序貫?zāi)K袪是將模型方程柞為

11、個大型IE線性方程組進行求解叫充分利用模型方程的稀疏性特點.從而降低求解難度。錯。此芮面向方程法的描述TOC o 1-5 h z間嵌過程足典型的穩(wěn)態(tài)操作過程，其過程變雖伍隨吋同發(fā)生變彳匕()錯。間航過程是肌型的動態(tài)操作過程，苴過程變最馳時問發(fā)出變化：聯(lián)立模塊法的基木思想是，肥描述過程系統(tǒng)的所有數(shù)學模型匯集到起，形成個卜:線性方利組進再求解。因而其求解難度比庁貞模塊法小，但訃JT工柞倉較大。()錯聯(lián)立橈塊法的用木思想是*把描述過程系統(tǒng)的所有數(shù)學模黑匯集到-起，形成一個非線杵方程組進行求解。因而其求解速摟比庁:貴模塊法快，但計算工作難度較大。1.狀態(tài)空I訓分析屮，相圖描堆的是蛀程從杲牛初始狀態(tài)出發(fā)

12、，狀態(tài)濱變的歷史。是過程的劫態(tài)特訂的總結(jié)用1農(nóng)現(xiàn)姑穩(wěn)態(tài)信息卻沒何包括在其中.錯線性規(guī)劃問題如風川行域打在.則H基木M行斛-的牛數(shù)是市線性獨立的零式約束的個數(shù)決定的。在間歌過程的排產(chǎn)優(yōu)化小，其II標是充分保血工產(chǎn)的穩(wěn)定，使產(chǎn)詁質(zhì)晟不前批次監(jiān)生變化*(錯U在間砒過程的排產(chǎn)優(yōu)化中，其訂標是充分和冋設(shè)備資淋減少設(shè)帑閑置倜間.謹而禰校短時遼內(nèi)完成規(guī)定的綸產(chǎn)任務(wù)TOC o 1-5 h z7-最小傳熱溫差是熱力學笫.：定締的體現(xiàn)，耳具林過程無關(guān))鉗.啞小也熱址差怵現(xiàn)的是工程設(shè)計屮傳熱速率的密求，與具休過程相關(guān)。夾點法的最大優(yōu)點是能夠同時獲得系統(tǒng)公川工程消耗最小和使用換熱器個數(shù)就少兩牛目標.即系統(tǒng)的總體最優(yōu),

13、()鉗。夾點法能墟了求到系統(tǒng)公用工和的消耗最小9-探視法是分離序列綜合最有:效的方法，它對以便系統(tǒng)優(yōu)化得到全局最優(yōu)弊。()錯n探視法懸使用兒牛簡單的、但帝有普遍此的經(jīng)驗規(guī)則產(chǎn)生-些接近最優(yōu)的序列然右再對它們進行仔細的評價，以確定最終的分離序列OIdW化工過程分析X合成屬于系統(tǒng)工程的范誹，并不涉及傳統(tǒng)化丁.中的叮：戰(zhàn)亦的內(nèi)容a()錯口農(nóng)化工過程分析與合成屬于系統(tǒng)工程的范崎,是以傳統(tǒng)化工中的“二傳反”的內(nèi)容為基礎(chǔ)的口-，填空題:每空1分)I穩(wěn)態(tài)模擬的持蔦是，菇述過程対象的?？斟缓h(huán)竊時間蔘數(shù)匸2就其棋擬計算求解方法時菊過程系統(tǒng)模擬町以典納為：庫盟摸塊法、面向打淞、聯(lián)欖映江3序貫?zāi)K法的基礎(chǔ)是屮

14、心良映詁門。4求解超大型柿疏非線性方程俎的方法大致分為降維求解法、聯(lián)療擬線性方理組求解法兩類。5根據(jù)對過秤系統(tǒng)中漱態(tài)變最好柑特徂的不同描述齊戒，一般可以把動態(tài)模林N的數(shù)學槿型分為集中參數(shù)攬型分布醪數(shù)欖型和名級集中參數(shù)楝型根抿建立模翅的不同方法.-般可以將數(shù)學摸塑分為統(tǒng)計?？?、統(tǒng)計模刑和弁于兩甘之間的半經(jīng)驗?zāi)：?連續(xù)攪擰罐反應(yīng)辭(CSTRL)的動態(tài)模型可以用憔巾參數(shù)模里進疔描述.優(yōu)化和二優(yōu)化足過程束統(tǒng)的兩大類優(yōu)化問題，它們貫穿于優(yōu)工過程設(shè)計和化工過程操柞。求解非我性育約束條件最優(yōu)化問題的方法很夢，比較常用的有拉格朗日棗子壯和冊甬數(shù)法“它們的共擁門在于都是將有約束誡優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變成無約如堆優(yōu)化問題。

15、10在分離序列的綜合屮.根據(jù)試探法的經(jīng)驗規(guī)則貶：難分離的組分應(yīng)X蠱片分離。判斷題毎題2分h請判斷対借fJ或小.并簡單解釋原因aI忙序矣模塊進屮的單兀模塊具有單向性的特魚。(7兒2聯(lián)立模塊法的基本思想足，耙描述過樣條統(tǒng)的所有數(shù)學模里匯集到一起，形成一亍申線性苗程組進行求解.兇啲其求醉堆度比序貫?zāi)K法小計算T作量較大。(X人聯(lián)立模塊法的思想是利片嚴格模型嚴格模塊產(chǎn)半相應(yīng)的簡化模型方程的系數(shù)，然后把所有的簡化槌型方程匯集到-起進行聯(lián)解，得到系統(tǒng)的一組狀態(tài)變雖3間歇過程是典型的泄常態(tài)操作過程(X兒動態(tài)特性是間歇過程的本質(zhì)其操作條件和產(chǎn)品質(zhì)量都會隨時間而變化4在化工過程系統(tǒng)的優(yōu)化屮應(yīng)坨最廠泛的數(shù)學方法就是線性規(guī)劃的求解(X人線性規(guī)劃是最優(yōu)化方法中土較成熟的優(yōu)化方法但在過程系統(tǒng)的優(yōu)化的模型比線性方程更普遍。5在夾點之上*物流溫度較高因此換熱網(wǎng)絡(luò)僅蠱要冷公用工程&(X人夾點把整牛系統(tǒng)分解成刖個獨立的子系統(tǒng)，7夾點之換熱網(wǎng)絡(luò)僅需要熱公用6在連續(xù)化大規(guī)模比產(chǎn)中誡優(yōu)操作條件的確定只需要在設(shè)計過程中計算、給定.在以蒂的生產(chǎn)中，只耍把操件條杵梓制在這個繪優(yōu)點就丐以了。兇此，優(yōu)化問題只出規(guī)在設(shè)計過程屮。(X)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化是過程系統(tǒng)的兩大優(yōu)化訶題，它門賞穿于化工過程設(shè)計和化工過程操作。7線性規(guī)劃的求解方法肯牛頓法、擬彳頓法和最速下降袪。(X).線性規(guī)劃的求解方法有圖解法和單純形法。&