过程装备 第一章作业
（完整word版）过程装备与控制工程课后习题（1）
（完整word版）过程装备与控制工程课后习题（1）1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y 给定值（或设定值）y s 测量值y m 操纵变量（或控制变量）m 干扰f 偏差信号（e ）控制信号u 5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制，开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
定值控制系统要求给定值恒定不变，控制系统的输出即被控变量应稳定在与给定值相对应的工艺指标上，或在工艺指标的上下一定范围内变化，因此需要闭环控制。
另外负反馈其反馈信号的作用方向与设定信号相反，是系统稳定工作的基本条件，因此定值控制系统必须是一个闭环负反馈系统。
8.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态，即系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。
在阶跃干扰作用下，其过度过程曲线有：①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程。
其中衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。
过程装备控制技术及应用习题及参考答案(修改)
第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。
过程装备控制技术及应用习题及参考答案(修改)
对于扰动通道：
放大系数 K 大对控制不利，因为当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量
的波动就会很大，使得最大偏差增大；而放大系数 k 小，即使扰动较大，对被
热工过程与设备(第一章)习题解答
热工过程与设备(第一章) 热工过程与设备(第一章)习题解答
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8.解 将该气体视为不可压缩的流体。 8.解：将该气体视为不可压缩的流体。 据连续性方程：该气体通过Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ两 连续性方程：该气体通过Ⅰ 截面时体积流量相等。 截面时体积流量相等。又因气体在水平管道 中流动，且不计阻力损失，故有： 中流动，且不计阻力损失，故有： P1+ρu12/2= P1+ρu22/2 138+1.2× 92+1.2× 即：1/2 (1) 即：46= 0.6(u22-u12) 又据： (2) 又据：u1F1= u2F2，得：u1= 0.8u2
热工过程与设备(第一章) 热工过程与设备(第一章)习题解答
0(Pa)， (3)当零压面处于窑顶时，有：hs1= 0(Pa)，又 (3)当零压面处于窑顶时， 当零压面处于窑顶时 0(Pa)，据柏努利方程， 因hg1= 0(Pa)，据柏努利方程，有： hs2= 0+0-13.6= -13.6(Pa)，hg2= 13.6(Pa) 0+013.6(Pa)， hs3= hs1+ hg1- hg3= 0+0-27.2= -27.2(Pa) ， 0+027.2(Pa) hg3= 27.2(Pa)。 27.2(Pa)。 此时，各截面的能量总和为0(Pa)。 此时，各截面的能量总和为0(Pa)。 上述三种情况下的能量分布，见下图。 上述三种情况下的能量分布，见下图。
热工过程与设备(第一章) 热工过程与设备(第一章)习题解答
19.解 19.解： (1)计算烟囱的直径 (1)计算烟囱的直径 取烟气的标态流速3m/s， 取烟气的标态流速3m/s，据： uF= qvn 计算出烟囱顶部直径为d 1.6m。 计算出烟囱顶部直径为d2= 1.6m。 1.25，故烟囱的底部直径为2m， 设：d1/d2= 1.25，故烟囱的底部直径为2m， 由此烟囱的平均直径为d 1.8m。 由此烟囱的平均直径为dm= 1.8m。 (2)计算烟气的温度与密度和空气的密度 (2)计算烟气的温度与密度和空气的密度
过程装备(化工原理)习题参考答案.doc
习题参考答案第一章1-1. 略。
1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。
梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。
1-3. 1.575kN （压力）。
1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。
1-5. 11.25kN 。
1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。
1-7. γGbl 2=。
1-8. 51.76N 。
1-9. 22kN 。
1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。
1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。
第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。
2-2. 略。
2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。
2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。
2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。
2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。
过程装备工程材料第1章
产生滑移的晶面和晶向分 别称为滑移面和滑移方向。
滑移的特征——滑移带和滑移线 滑移带
滑移线
工业纯铁表面的滑移带
滑移系：一个滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个 滑移系，每一个滑移系表示晶体在产生滑移时可能采取 的一个空间位向。 滑移系=滑移面＊滑移方向
体心立方 6＊2=12
面心立方 4＊3=12
1、点缺陷——空位和间隙原子 在实际晶体结构中，晶格的某些结点，往往未被原 子所占据，这种空着的位置称为空位。同时又可能在 个别空隙处出现多余的原子，这种不占有正常的晶格 位置，而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。
由于空位和间隙原子的存在 ，使晶体发 生了晶格畸变，晶体性能发生改变，如强度、 硬度和电阻增加。 晶体中的空位和间隙原子处于不断地运动 和变化之中，在一定温度下，晶体内存在一定 平衡浓度的空位和间隙原子，空位和间隙原子 的运动，是金属中原子扩散的主要方式，对金 属材料的热处理过程极为重要。
一）.结晶的一般过程 1.纯金属结晶时的冷却曲线
温 度 To T1
理论冷却曲线
结晶平台(是由结晶潜热导致)
实际冷却曲线
时间
2. 过冷现象与过冷度
• 过冷现象 • 过冷度 ΔT = T0 – T1 • 过冷是结晶的必要条件
二).结晶的一般规律
• 形核 • 长大
形核、长大
1.晶核的形成
• 在一定的过冷度下,当F体≥F表时,晶核就形成。 • 晶核形成的形式: *自发形核 依靠液体金属本身在过冷条件下形成晶核， 又称：均质形核。 *非自发形核 金属原子依附于固态杂质微粒的表面形成晶核， 又称：异质形核。
2.晶核的长大方式—树枝状
•长大方式最 主要受温度 影响：
通常在散热速 度最快的方向 上晶核的成长 最快。
过程装备控制技术及应用习题及参考答案(修改)
第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。
过程装备控制技术及应用复习题1-10页
《过程装备控制技术及应用》（本）课后复习题第一章控制系统的基本概念一、填空题1、评定过渡过程的性能指标主要有。
2、自动控制系统按设定值的不同形式可分为、、等控制系统。
3、过程控制系统基本组成是、、和等环节。
二、判断题1、系统的过渡时间短，则调节系统能及时克服干扰作用，调节质量就越高。
（）2、余差是指调节过程结束后，被调参数稳定值与测量值之差。
（）三、选择题1、系统的衰减一般为时最好。
A．20︰1 B. 8︰1 C. 4︰12、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的最大差值。
A．被调参数指示值与给定值的 B. 被调参数指示值与测量值的C. 新的稳定值与给定值的四、简答题1、在阶跃扰动作用下，自控系统的过渡过程有哪些基本形式？其主要品质指标有哪些？2、化工自动化主要包括哪些容？3、自动控制系统主要由哪些环节组成？4、图1-1为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
图1-1 某列管式蒸汽加热器控制流程图[P16，图1-17]5、在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？6、图1-2为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。
⑴指出每种过程曲线的名称。
⑵试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？哪些不能？为什么？图1-2 过渡过程曲线7、试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？五、计算题某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-3所示。
⑴分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(温度进入按±2%新稳态值即视为系统已稳定来确定)和振荡周期。
⑵说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
图1-3 温度控制系统过渡过程曲线第二章过程装备控制基础一、填空题1、按对象静态特性选择调节参数时，调节通道放大倍数越大，则克服干扰能力就越。
过程装备控制技术课后习题及参考答案
过程装备控制技术课后习题及参考答案过程装备控制技术课后习题及参考答案第⼀章控制系统的基本概念1、什么叫⽣产过程⾃动化？⽣产过程⾃动化主要包含了哪些内容？答:利⽤⾃动化装置来管理⽣产过程的⽅法称为⽣产过程⾃动化。
主要包含:①⾃动检测系统②信号联锁系统③⾃动操纵系统④⾃动控制系统。
2、⾃动控制系统主要由哪⼏个环节组成？⾃动控制系统常⽤的术语有哪些？答:⾃动控制系统主要有被控对象,测量元件与变送器,调节器,执⾏器等环节组成。
⾃动控制系统常⽤的术语有:被控变量y;给定值y s;测量值y m;操纵变量m;⼲扰f;偏差信号(e);控制信号u3、什么就是⾃动控制系统的⽅框图？它与⼯艺流程图有什么不同？答:⾃动控制系统的⽅框图上就是由传递⽅块、信号线(带有箭头的线段)、综合点、分⽀点构成的表⽰控制系统组成与作⽤的图形。
其中每⼀个分块代表系统中的⼀个组成部分,⽅块内填⼊表⽰其⾃⾝特性的数学表达式;⽅块间⽤带有箭头的线段表⽰相互间的关系及信号的流向。
采⽤⽅块图可直观地显⽰出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响与信号的联系,以便对系统特性进⾏分析与研究。
⽽⼯艺流程图则就是以形象的图形、符号、代号,表⽰出⼯艺过程选⽤的化⼯设备、管路、附件与仪表⾃控等的排列及连接,借以表达在⼀个化⼯⽣产中物料与能量的变化过程,即原料→成品全过程中物料与能量发⽣的变化及其流向。
4、在⾃动控制系统中,什么就是⼲扰作⽤？什么就是控制作⽤？两者有什么关系？答:⼲扰作⽤就是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作⽤;控制作⽤就是通过对被控变量的测量得到测量值,使其与给定值⽐较,得出偏差信号。
这个信号按⼀定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服⼲扰作⽤。
两者关系就是控制作⽤的⼀部分职能就就是减⼩或消除⼲扰对被控变量的影响。
5、什么就是闭环控制？什么就是开环控制？定值控制系统为什么必须就是⼀个闭环负反馈系统？答:闭环控制就是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制⽅式。
(完整word版)过程装备与控制工程课后习题(1)
1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？ 答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有： 被控变量y 给定值（或设定值）y s 测量值y m 操纵变量（或控制变量）m 干扰f 偏差信号（e ） 控制信号u 5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？ 答：闭环控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制，开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
定值控制系统要求给定值恒定不变，控制系统的输出即被控变量应稳定在与给定值相对应的工艺指标上，或在工艺指标的上下一定范围内变化，因此需要闭环控制。
另外负反馈其反馈信号的作用方向与设定信号相反，是系统稳定工作的基本条件，因此定值控制系统必须是一个闭环负反馈系统。
8.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？ 答：对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态，即系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。
在阶跃干扰作用下，其过度过程曲线有： ①发散振荡过程 ② 等幅振荡过程 ③衰减振荡过程 ④非振荡的单调过程。
其中衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。
1.什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？ 答：所谓被控对象的特性，是指当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度），描述被控对象特性的参数有放大系数K ，时间常数T 和滞后时间τ 。
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第一章作业
2.自动控制系统主要是由哪几个环节组成的？自动控制系统中常用的术语是哪些？
答：自动控制系统主要由被控对象、测量元件和变送器、调节器、执行器等环节组成。
自动控制系统中常用术语包括：被控变量y、给定值y s、测量值y m、操纵变量m、干扰f、偏差信号e、控制信号u。
5.什么是闭环控制？什么是开环控制?定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？
答：闭环控制：控制系统的输出信号的改变会返回影响操纵变量的控制方式。
开环控制：控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。
定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。
定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量使输出信号减小，反之则影响操纵变量使输出信号增大。
可见，定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。
7.图1-12为贮槽液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值。
图1-12 题7图
①试画出系统的方框图；②指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、干扰作用各是什么？
解：①该液位控制系统的方框图如题7图（2）所示。
题7图（2）液位控制系统的方框图
②在该液位控制系统中，
被控对象：贮液槽
被控变量：液位H
操纵变量：调节阀控制的液体流量
干扰作用：q V1的变化
10．表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？
答：衰减振荡过程的控制指标主要有：最大偏差A、衰减比n、回复时间t s、余差e(∞)、振荡周期T。
其各自的含义是：
最大偏差A 是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大数值。
最大偏差描述了被控变量偏离设定值的程度，最大偏差愈大被控变量偏离设定值就越远，这对工艺条件要求较高的生产过程是十分不利的。
衰减比n 是指过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。
对于衰减振荡而言，n总是大于1的。
若n接近1控制系统的过渡过程曲线接近于等幅振荡过程；若n小于1，则为发散振荡过程；n越大，系统越稳定，当n趋于无穷大时，系统接近非振荡衰减过程。
根据实际操作经验，通常取n=4~10为宜。
回复时间t s是指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。
在实际应用中，规定只要被控变量进入新的稳态值的±5%（或±2%）的范围内且不再越出时为止所经历的时间。
回复时间短，说明系统回复稳定快，即使干扰频繁出现，系统也能适应。
一般希望过渡时间越短越好。
余差e(∞) 是指过渡过程中了时，被控变量新的稳定值与设定值之差。
余差是一个重要的静态指标，它反映了控制的精确程度，一般希望它为0或在一预定的允许范围内。
振荡周期T 过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个通向波峰
之间的时间间隔称为振荡周期，起倒数称为振荡频率。
在相同的衰减比条件下，振荡周期与过渡时间成正比。
一般希望振荡周期短些好。