大連理工化工過程分析與綜合2008年期末試卷(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上大連理工化工過程分析與綜合2008年期末試卷（僅供學(xué)習(xí)交流分享，勿用于商業(yè)，請(qǐng)?jiān)趯W(xué)習(xí)完后24小時(shí)內(nèi)刪除）一、名詞解釋（10分）：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(biāo)達(dá)到優(yōu)化。識(shí)別出系統(tǒng)中的獨(dú)立子系統(tǒng)，進(jìn)一步識(shí)別出這些子系統(tǒng)中必須同時(shí)求解的方程組及其對(duì)應(yīng)的循環(huán)回路或最大循環(huán)網(wǎng)，將系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)、擬節(jié)點(diǎn)按信息流方向排出沒有環(huán)路的序列，確定有力的求解順序。最好的設(shè)計(jì)變量選擇是使設(shè)計(jì)方程得到一個(gè)開鏈結(jié)構(gòu)。質(zhì)量衡算方程、相平衡方程、組分歸一方程和焓衡算方程。利用熱力學(xué)原理，將反應(yīng)、分離、換熱、熱機(jī)、

2、熱泵等過程的用能特性從用能本質(zhì)的角度一致起來，將全過程的能量綜合問題轉(zhuǎn)化為有約束的換熱網(wǎng)絡(luò)綜合問題。二、判斷以下問題是非（10分）（1）采用夾點(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)避免熱物流穿越夾點(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)回路一定構(gòu)成最大循環(huán)網(wǎng)。（N ）（4）采用斷開熱負(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，還要檢驗(yàn)每個(gè)單元設(shè)備的傳熱溫差是否大于或等于最小的允許傳熱溫差。（Y ）（5）R組分簡(jiǎn)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

3、 ）（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(jiǎn)單回路至少斷裂一次的斷裂組定義為多余斷裂組。（N ）（8）穿越夾點(diǎn)的熱流量為零，則夾點(diǎn)處的傳熱推動(dòng)力為零。（N ）（9）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(fù)荷不變。（N ）（10）對(duì)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 ）三、過程系統(tǒng)分解（15分）1識(shí)別不相關(guān)獨(dú)立子系統(tǒng)；2斷裂所有最大循環(huán)網(wǎng)；3畫出迭代計(jì)算順序圖。解：利用單元串搜索法得到系統(tǒng)有5個(gè)回路：A(1,2,3,1) B(2,3,4,2) C(6,7) D(5,6,7,5)

4、 E(5,7,5) 系統(tǒng)有13個(gè)六股：S2 ,S3, S4, S5,S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S16 其對(duì)應(yīng)的回路矩陣：其中 S2 ，S4，S5，S6 ÌS3 S8，S10ÌS9 S11ÌS12 所以斷裂 S3 ，S9， S12 計(jì)算順序?yàn)椋核?、?5分）一換熱網(wǎng)絡(luò)中有兩股熱物流及一股冷物流，數(shù)據(jù)如下表1所示。若系統(tǒng)最小允許傳熱溫差為20，試確定過程的夾點(diǎn)溫度、最小公用工程冷負(fù)荷和最小公用工程熱負(fù)荷，并利用夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)該換熱過程的初始網(wǎng)絡(luò)。若，試用T-H圖定性分析最小公用工程冷、熱負(fù)荷是增加還是減少？表1 物流數(shù)據(jù)物

5、流標(biāo)號(hào)初始溫度Tin/終了溫度Tout/熱容流率CP/(kW-1)H11505025H21004030C32012040解：用“問題表格”算法. (1) 按=20，得到問題表格（2），見表2。表2 問題表格（1） （2）依次對(duì)每一子網(wǎng)絡(luò)做熱量衡算，得出結(jié)果列于表3，則得到有關(guān)信息如下：表3 問題表格（2）子網(wǎng)絡(luò)序 號(hào)赤 字Dk/kW熱量/kW無外界輸入熱量熱量/kW外界輸入最小熱量IkOkIkOkSN1-2500250350600SN2600250-3506000SN3-750-3504000750SN41004003007506501， 夾點(diǎn)位置在第2與第3子網(wǎng)絡(luò)的界面處，夾點(diǎn)溫度是：熱物流

6、的溫度為100，冷物流的溫度為80。2， 最小熱、冷公用工程負(fù)荷分別為QH,min=350kW，QC,min=650kW； 最大熱回收=3650 kW （2）換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)a.熱端的設(shè)計(jì)見表2,冷端由子網(wǎng)絡(luò)SN1,SN2,組成，其中包含的物流有H1,C1,設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)見下： b.冷端的設(shè)計(jì)見表2,熱端由子網(wǎng)絡(luò)SN3,SN4組成，其中包含的物流有H1,H2,C1,設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)見下：c.整體設(shè)計(jì)（2）定性分析五、現(xiàn)有一五組分碳?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)組成（摩爾分率）相鄰組分相對(duì)揮發(fā)度 標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)（ºC）A0.02-42.1B0.152.45-6.3C0.501.18-0.5D0.282.8915.0E0.052.5036.1工藝要求得到高純度的單組分產(chǎn)品，試用有序直觀推斷法進(jìn)行分離序列的綜合。分離易度系數(shù)計(jì)算公式：CES = f*，f = D/W或W/D，f 1， = |Tb|解： （1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則1、2，分離采用常規(guī)精餾，加壓。 （2）規(guī)則3、4 未采用。（3）根據(jù)規(guī)則5，B/C的分離應(yīng)放在最后。（4）根據(jù)規(guī)則6，C組分應(yīng)優(yōu)先分出，但規(guī)則5優(yōu)先于規(guī)則6，故C放在最后分離。（5）計(jì)算分離易度系數(shù) CES ( A/BCDE)=0.73 CES ( A