沈阳化工大学-期末复习-化工过程分析与综合

化工过程分析与综合

化工优创1202班

一、 考试题目类型：

1.填空 2?选择

二、 考试重点

1?自由度计算

2?信息流图、信号流图、矩阵等转化（必有大题） 3.最大循环网络断裂（必有大题） 4?信号流图与方程转化（必有大题） 5?分离序列 6?夹点技术

三、 考试类型：开卷考试（=_=||），红色的都是重点！！ ！

3?问答 4.大题

第一章绪论

1.1基本概念

（1）化工过程：用适当的原料经过一系列物理单元操作和化学反应

的单元过程而转化为合乎需要的产品的过程。P1

（2）过程系统工程：是一门综合性的边缘学科，它以处理物料一一

能量一一资金一一信息流的过程系统为研究对象，其核心功能是过程系统的组织、计划、协调、设计、控制和管理；P1

（2）化工过程工业要求：最优设计、最优规划、最优决策、最优控制、最优管理；P1

（3）过程系统工程研究内容：过程系统模拟，包括稳态过程系统模

拟和动态过程系统模拟；过程系统综合；过程系统操作与控制，包括数据筛选与校正、过程操作优化、过程安全监控及事故诊断、操作模拟培训系统；间歇过程的设计与操作优化；人工智能技术应用。P3（4）系统：为了在给定条件下实现一定目的，由若干互有联系、彼此影响的事物组成的一个统一整体。

（5）参数优化：在一已确定的系统流程中，对其中的操作参数（如，

T、P、Vs）等进行优选，以满足某些指标（如，费用、能耗、环境影响等）达到最优。

（6）结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联结，以优化

过程系统。

第二章单元过程的模拟

2.1基本概念

（1）化工单元过程数学模型分类（P6）:

一、按对象的时态本质来看，可以分为稳态模型与动态模型。

二、按模型建立的方法来看，可以分为机理模型与经验模型。

三、按过程对象的数学描述方法不同，可以分为集中参数模型和分布参数模型。

四、按对象的属性不同，可以分为确定性模型和随机模型。

2.2基本公式

（1）自由度计算公式：

n

d 八(G 2)

i ￡

(S -1) e r g

n「输入流股数力引入的自由度

Ci

—

—第i个输入流股组分数r 独立反应数

S―

―

-分支输出流股数g 几何自由度，通常-0 e-与物料无关的能量流和压

（2

）

守恒关系式（P35）

一、物料质量平衡

质量累积速率二质量流入系统速率-质量流出系统速率

二、组分j的物料平衡

组分j累积速率=由外界环境进入该系统的组分j的速率-由系统排出的组分j的速率

三、能量平衡

系统能量积累速率=外界物流带入系统能量-系统流出物流带出能量+环境通过系统边界传递能量+系统中反应产生能量+通过环境做功产生的能量

(3)几个重要的自由度(P8)

(4)精馏塔自由度(P11)

变量名称独立变量数

总板数N1

进料板位置NF1

进料量F1

进料组成zi C-1

进料温度TF1

进料压力pF1

压力控制1

各板的压力降4)j N

各板与环境传热量Qj N

C+5+2N

2.3重要例题

求闪蒸罐独立变量数:

解：独立变量数：n=3(C+2)+1

独立方程：物料衡算C个、热量衡算、温度平衡、压力平衡、相平衡C个。故：独立方程数：m=2C+3

自由度：d=n-m=3(C+2)+1-2C+3二C+4

方法：独立变量数二流股x( C+2) +能量交换

独立方程式二物料守恒+能量方程+相数+化学反应+内在约束

第三章过程系统模拟

3.1基本概念

（1）过程系统模拟的基本任务（P44）

化工过程系统的稳态模拟与分析，就是对化工工艺流程系统进行稳态模拟与分析。模拟是对过程系统模型的求解。包括：物料和能量衡算、设备尺寸和费用计算、过程的技术经济评价。

通过求解可以解决三类问题：

1、过程系统的模拟分析

2、过程系统的设计

3、过程系统的优化

（2）表述流程结构的其他形式：图形形式，矩阵形式。

（3）化工过程系统分解的基本步骤（P52）:

一、进行系统的分隔（或分割）；

二、进行子系统（指循环回路或最大循环网）的断裂。

（4）最大循环网断裂的基本判断准则（P62）:

一、断裂流股数目最少；

二、断裂流股包含的变量数目最少；

三、对每一流股选定一个权因子，该权因子数值反映了断裂该

流股时迭代计算的难易程度，应当使所有的断裂流股因子数值总和

最小；

四、选择一组断裂流股，使直接代入法具有最好的收敛特性。