1、中國(guó)石油大學(xué)(北京)遠(yuǎn)程教育學(xué)院化工系統(tǒng)工程期末考試首先，填空(每個(gè)空格2分，共30分)1.在絕熱封閉體系中，加入了9種已知質(zhì)量的化合物，發(fā)生了4次化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了3種新化合物。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，形成兩個(gè)液相和一個(gè)氣相。為了確定系統(tǒng)的狀態(tài)，需要(2)變量？2.具有已知條件(組分?jǐn)?shù)為20)的工藝流進(jìn)入帶有進(jìn)料閥和熱交換盤管的氣液分離器進(jìn)行氣液分離。什么方式會(huì)影響分離器的運(yùn)行效果(調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度)和(調(diào)節(jié)換熱板的溫度)？3.當(dāng)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)常規(guī)蒸餾塔時(shí)，設(shè)計(jì)者需要考慮(2)設(shè)計(jì)變量。4.流程系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的相鄰矩陣中的流聚合單元的特征是：(列中有幾個(gè)非零元素)。5.從某個(gè)節(jié)點(diǎn)的相鄰矩陣a中獲得兩個(gè)新的矩陣aa和

2、aaa?？杉熬仃嘺*是通過(guò)三個(gè)矩陣a、aa和aaa的布爾加法獲得的，其中元素值a25=a52=1，a27=a72=1，a57=1和a75=1，這意味著：(節(jié)點(diǎn)3和5形成一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)，節(jié)點(diǎn)3和7形成一個(gè)循環(huán)。6.當(dāng)使用順序模塊模擬方法進(jìn)行過(guò)程計(jì)算時(shí)，最佳斷裂流必須確保相關(guān)子系統(tǒng)中的所有電路都被切斷。7.通過(guò)對(duì)描述過(guò)程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原始索引矩陣i進(jìn)行比較和替換，得到一個(gè)新的矩陣j=i2，其中出現(xiàn)了四個(gè)相同的節(jié)點(diǎn)對(duì)3-3、5-5、8-8和9-9，這意味著：(這四個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成兩個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)，但當(dāng)前信息不能判斷具體的組合信息)8.工藝流的流速為100千克/秒，換熱后溫度升至20。在溫度變化范圍內(nèi)，其熱容量變

3、化不大，平均值為3kj/(kgk)，熱容量流量為(600)kw/k，傳熱負(fù)荷為(1200 )kw。9.計(jì)算收縮點(diǎn)時(shí)，溫度按從高到低的順序排列。其中從區(qū)域1到區(qū)域2熱負(fù)荷輸出為160千瓦，區(qū)域2中的熱流負(fù)荷為200千瓦，冷流負(fù)荷為300千瓦，因此從區(qū)域2到區(qū)域3的熱負(fù)荷輸出為(20)千瓦。10.對(duì)于下圖所示的過(guò)程，有(2)個(gè)簡(jiǎn)單的回路，最佳壓裂流量為s2(8)。11.在下圖所示的傳熱匹配中，夾點(diǎn)下方子系統(tǒng)的夾點(diǎn)匹配為(此處工藝系統(tǒng)的熱流率為零)。傳熱匹配是錯(cuò)誤的夾點(diǎn)匹配，因?yàn)?不應(yīng)在夾點(diǎn)下設(shè)置公用加熱器)。第二，簡(jiǎn)答題(每題10分，共30分)1.某一單元的工藝流程如下圖所示。進(jìn)料含有反應(yīng)物組分a

4、和雜質(zhì)組分b，在通過(guò)反應(yīng)器后，a發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物c.請(qǐng)分析在此過(guò)程中哪些變量可以作為獨(dú)立變量，并列出每個(gè)單元的具體控制參數(shù)。(圖中的數(shù)字表示物流自由)要求：用描述規(guī)則法分析了系統(tǒng)的自由度。請(qǐng)?jiān)敿?xì)解釋每個(gè)單元操作的自由度和典型決策變量。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：(1)根據(jù)各單元操作的自由度分析，酌情給分(6分)(2)準(zhǔn)確描述整個(gè)系統(tǒng)的典型控制參數(shù)(4分)答：進(jìn)料速度、進(jìn)料速度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度和閃蒸量等變量可視為自變量。2.請(qǐng)用指數(shù)矩陣法分解下列方程并求解。方程式組1:(學(xué)生人數(shù)奇數(shù)的學(xué)生回答問(wèn)題)答：1。列出事件矩陣。2.指定輸出變量。3.畫一個(gè)有向圖。4.寫索引矩陣。5.用權(quán)力的法則找到你

5、回來(lái)的路。6.用偽節(jié)點(diǎn)替換環(huán)路，并繼續(xù)使用冪律。7.確定子方程組的求解順序。8.依次求解子方程。結(jié)果：方程可分解為以下子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可按順序分別求解：f1,f4x1，x4 x1=4，x4=6f3x2 x2=2f2,f5x3，x5 x3=1，x5=18等式2:(學(xué)生人數(shù)為偶數(shù)的學(xué)生回答問(wèn)題)答：1。列出事件矩陣。2.指定輸出變量。3.畫一個(gè)有向圖。4.寫索引矩陣。5.用權(quán)力的法則找到你回來(lái)的路。6.用偽節(jié)點(diǎn)替換環(huán)路，并繼續(xù)使用冪律。7.確定t結(jié)果：方程可分解為以下子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可按順序分別求解：f1,f5x1，x4 x1=4，x4=6f3x2 x2=2f2,f4x3，x5 x3=1，x5

6、=18要求：(1)列出方程的事件矩陣、輸出變量和指標(biāo)矩陣；(2)寫出詳細(xì)的問(wèn)題解決過(guò)程；(3)給出了方程的求解結(jié)果。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：事件矩陣(2分)、輸出變量(4分)、指標(biāo)矩陣(2分)和正確結(jié)果(2分)。3.簡(jiǎn)要介紹工作背景，談?wù)勀銓?duì)化工系統(tǒng)工程在工程實(shí)踐中應(yīng)用的看法和建議。要求：首先介紹工作背景(或?qū)W習(xí)背景)，并結(jié)合本課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)討論幾個(gè)應(yīng)用機(jī)會(huì)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合討論，給出綜合評(píng)分。甲：稍微有點(diǎn)。三，課程設(shè)計(jì)問(wèn)題1.(學(xué)生人數(shù)奇數(shù)的學(xué)生回答問(wèn)題)請(qǐng)?jiān)谙卤碇杏?jì)算傳熱過(guò)程中的夾點(diǎn)和最小公共工程量(dtmin=20)，并畫出一個(gè)t-h圖，用夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的換熱網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)簡(jiǎn)述用夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)的

7、原理。流量份額和類型熱容量流量cp，千瓦/千入口溫度，出口溫度，熱量，千瓦氕2.036060600氘180180500c12.040260440c23.040290750注：h2是純組分飽和蒸汽冷凝流。回答：夾點(diǎn)溫度下的熱流：t150，冷流：140公共工程的最低供熱量qhmin=100kw千瓦最小公共設(shè)施冷卻能力qcmin=94kw整個(gè)初始網(wǎng)絡(luò)是：夾點(diǎn)設(shè)計(jì)的三個(gè)基本原則：原則1:盡量避免熱流通過(guò)夾點(diǎn)。原則2:盡量避免在夾點(diǎn)上方引入公用冷卻流，但可以引入加熱設(shè)施。原則3:盡量避免在夾點(diǎn)以下引入公共供熱物流，但引入冷卻設(shè)施。2.(學(xué)生人數(shù)為偶數(shù)的學(xué)生回答問(wèn)題)請(qǐng)?jiān)谙卤碇杏?jì)算傳熱過(guò)程中的夾點(diǎn)和最小公

8、共工程量(dtmin=20)，并畫出一個(gè)t-h圖，用夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的換熱網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)簡(jiǎn)述用夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)的原理。流量份額和類型熱容量流量cp，千瓦/千入口溫度，出口溫度，熱量，千瓦氕2.036060600氘180180450c12.040260440c23.040290750注：h2是純組分飽和蒸汽冷凝流?；卮穑簥A點(diǎn)溫度下的熱流：t150，冷流：140公共工程最低供熱量qhmin=99.9kw最小公共設(shè)施冷卻能力qcmin=93kw整個(gè)初始網(wǎng)絡(luò)是：夾點(diǎn)設(shè)計(jì)的三個(gè)基本原則：原則1:盡量避免熱流通過(guò)夾點(diǎn)。原則2:盡量避免在夾點(diǎn)上方引入公用冷卻流，但可以引入加熱設(shè)施。原則3:盡量避免在夾點(diǎn)以下引入公共供熱物流，但引入冷卻設(shè)施。要求：(1)給出了溫度區(qū)間、溫區(qū)凈熱需求計(jì)算和溫區(qū)傳熱計(jì)算(2)給出夾點(diǎn)位置和最小工程負(fù)荷(3)計(jì)算冷熱組合曲線關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的(熱負(fù)荷和溫度)點(diǎn)，并繪制t-h曲線(4