化工过程分析复习

《化工过程分析》复习资料

一、填空

1、过程系统分解包括对大规模复杂系统进行的识别、的分割、的断裂。

2、换热网络的设计要尽量有热通量穿过夹点。

3、系统的自由度为数减去描述系统的数。

4、过程系统工程学是以、、为基础，以为工具，应用于化工过程领域的一门边缘学科。

5、一个含有C组分的独立流股具有个自由度。

6、Aspen Plus软件的解算方法为，对于有循环回路和设计规定的流程必须。

7、最优化模型一般包括、和三大要素。

8、在实际过程系统中，决策变量数往往系统的自由度数。

9、在通用流程模拟系统中主要涉及物性模型、、和经济模型几大类，有时还涉及和管理模型。

10、综合换热网络时，实现最小公用工程目标的三种方法分别是、和线性规划法。

11、序贯模块法的基础是，单元模块是依据相应过程单元的

和编制而成的子程序。

12、过程系统模拟基本方法分为、和三大类。

13、序贯模块法的基础是，单元模块是依据相应过程单元的

和编制而成的子程序。

14、化工过程系统分解可分为及。

15、Aspen Plus是基于、、和的大型化工流程模拟软件。

16、过程系统工程的研究主要是：、、

、、、人工智能技术的应用等。

17、是过程系统分析的主要工具。

18、过程系统综合的基本方法是、、

、。

19、有两个流股混合成一个流股，每一流股有（C+2）个独立变量，则混合器的自由度为。

20、单元过程模拟的核心工作是构建。

21、过程系统模拟的基本任务是：、

、。

22、选择最优断裂流股的方法有、

、。

23、温-焓图（T-H图）描述的是过程系统中和

的热特性。

24、确定夹点位置比较常用的方法是。

25、过程系统模拟的基本方法中，序贯模块法按求解。

26、用“问题表格法”确定夹点位置，可以看出夹点的两个特征：一

是；二

是。

27、过程系统工程的基本内容是：从过程系统的出发，根据系统内部各个组成部分的，确定过程系统在规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。

28、过程系统分解包括对大规模复杂系统进行的识别、

的分隔、的断裂。

二、名词解释

1、过程系统模拟

2、目标函数

3、过程系统的自由度

4、决策变量

5、夹点技术

6、过程系统分析

7、过程系统分解

8、设计规定9、夹点的意义

三、物料平衡计算

1、下面是一个吸收器的示意图，用来去除污染空气中的苯。请计算：（1）物流1的流率；（2）物流2的流率。

解：设物流i 的流率为)4,3,2,1(=i F i ，依据物料平衡有： 对于整个系统，有以下质量平衡方程：

4132F F F F +=+ 00.199.013×=×F F

999.096.024×=×F F 50.34=F 所以：min /36.32kg F = min /86.131kg F =

2、流股分流器示意图如图所示。一股物流经分流器分割为两股物流，组分数为C ，过程绝热，各股物流的独立变量为i x p F ）个和（，，1-C T 。

（1）求该分流器的自由度；（2）请直接给出流股被分割成S 股时分流器的自由度。

解：（1）该分流器有3个流股，则：

流股变量数：3（C+2）个；设备特性参数：1个（分流比）； 所以，分流器的总变量数为： m=3(C+2)+1 独立方程即分流器的数学模型为: 压力平衡方程: 123P P P == 2个 温度平衡方程：123T T T == 2个 物料平衡方程：123i i i x x x == 2（C+1）个 12F F ⋅=α 1个

13)1(F F ⋅−=α 1个 （或321F F F +=） 所以，独立方程数为： n=2C+4 因而，该分流器的自由度：

F=m-n=C+3=(C+2)+1

表示只要给定C+2个进口流股变量以及1个分流比，就可以算出全部2（C+2）个出口流股变量。

（2）当分割成S 股时，则需要给定（S-1）个分流比变量，以及（C+2）个进口流股变量才能算出全部的S(C+2)个出口流股变量，因而，分割成S 股出口流股的分流器自由度为：

F=(C+2)+(S-1)

3、下述工艺用来除去固体悬浮液中的水（此悬浮液为不溶性固体颗粒P 的悬浮液）。请计算：（1）物流6的流率；（2）循环物流5的流率。

解：设物流i 的流率为)6,5,4,3,2,1(=i F i ，依据物料平衡有： （1）对于整个系统，固体颗粒P 的质量平衡方程有： 97.02.061×=×F F 1001=F 所以：min /6.206kg F = （2）对于分离器： 总流率平衡：564F F F +=

固体颗粒P 的质量平衡：97.03.08.0654×+×=×F F F 可得，min /75kg F =

所以，物流6的流率为min /6.20kg ，物流5的流率为min /7kg 。 四、过程系统分解

1、一化工过程系统如下图，已知输入流股S1、S15的相关数据，试分析： （1）识别不相关独立子系统； （2）断裂所有最大循环网； （3）画出迭代计算顺序图。

解：利用回路搜索法对系统进行分割，识别出不相关的子系统，且其计算顺序为：

（1

所以，最大循环网A,B,C 的断裂流股为S3和S4。

（2）对D,E,F,G 最大循环网进行断裂，先找出回路及其包含的流股：

所以，最大循环网D,E,F,G 的断裂流股为S8。

（3）整个流程的迭代计算顺序图