化工过程分析与综合习题答案
化工专业综合试题(带答案)
化工专业（二）综合试题（分析化学第1-6章，化工原理1.2章、第3章前3节）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
满分200分，考试时间120分钟。
考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
卷一（选择题，共100分）一、选择题（本大题50个小题，每小题2分，共100分。
在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请将符合题目要求的选项字母代号选出）1．下列分析方法，不属于化学分析法的是（）A．酸碱滴定法B．配位滴定法C．吸光光度法D．称量分析法2．某组分含量大约为15%，下列叙述正确的是（）A．常量组分B．微量组分C．痕量组分D．仪器分析法3．分析测定中出现下列情形对误差判断正确的是（）A．试样未经充分混匀：偶然误差B．天平零点稍有变动：系统误差C．滴定管读数最后一位总是偏小：偶然误差D．分析天平砝码生锈质量变大：偶然误差4．在以下各项措施中，可以减小分析中的偶然误差的是（）A．进行仪器校正B．增加平等测定的次数C．对照试验D．空白试验5．酸碱滴定中指示终点的指示剂变色时，酸碱并没有恰好完全反应，引起的误差属于（）A．方法误差B．仪器误差C．试剂误差D．操作误差6. 下述情况中，使分析结果偏低的是（）A．用HCl标准溶液滴定碱含量时，滴定管内壁挂留有液珠B．用以标定溶液的基准物质吸湿C．测定H2C2O4·2H2O摩尔质量时，H2C2O4·2H2O失水D．测定HAc含量时，滴定前用HAc溶液淋洗了锥形瓶7．用T(K2Cr2O7/Na2S2O3)=0.004903g •mL-1的Na2S2O3标准溶液测定试样中K2Cr2O7的含量时，消耗25.00mL，则试样中K2Cr2O7的质量是（）A．0.1225g B．0.1226g C．0.3677g D．0.7354g8．现需要配制0.1000mol·L-1K2Cr2O7溶液，下列量器中最合适的是（）A．容量瓶B．量筒C．刻度烧杯D．酸式滴定管9．已知在1mol·L-1H2SO4介质中，ϕ'Ce4+/Ce3+=1.44V，ϕ'Fe3+/Fe2+=0.68V。
《化工过程分析与合成》习题
《化工过程分析与合成》习题第一章1.化工过程分析的含义是什么？化工过程合成的含义是什么？2.常见化学反应过程的类型有哪些？请举例说明。
3.化工PID是什么请解释DCS的含义和作用。
4.稳态模拟和动态模拟的特征分别是怎样的？5.人工智能技术的含义是什么？6.人工神经网络的含义和用途。
第二章1.过程系统模拟有哪几类问题？2.过程系统的模拟分析是指什么，用流程框图画出其示意图。
3.过程系统设计的含义是怎样的？用流程框图画出其示意图。
4.过程系统参数优化的含义是怎样的？用流程框图画出其示意图。
5.请解释过程系统模拟的序贯模块法含义，特点，适用范围。
6.请解释过程系统模拟的面向方程法含义，特点，适用范围。
7.请解释过程系统模拟的联立方程法含义，特点，适用范围。
8.在计算再循环物流时，需要对某些物流进行“断裂”，此处“断裂”的含义是什么？9.判断最佳断裂的准则是什么，如何用数学表达式表示？10.请解释有效断裂组、多余断裂组、非多余断裂组。
11.请描述搜索断裂组的替代规则。
12.解释断裂族的概念。
13.再循环物流断裂处设置收敛单元，其功能有哪些？14.适合于收敛单元的数值计算方法一般应满足哪些条件？15.直接迭代法的原理和优缺点是什么？16.阻尼迭代的含义是什么，请用公式表达，阻尼因子的选择对迭代收敛有何影响？17.一个大型稀疏方程组，阶数为60,非零系数个数为240,求稀疏比和方程中为零的单元有多少个？18.请画出下面不可分割子系统的回路矩阵，并寻求最优断裂组。
19.直接迭代法求解下列方程组。
20.直接迭代法求解下列方程组。
2X 1＋X 23X 12－2 第四章1. 某工厂甲、乙两种产品，每件甲产品要耗钢材2kg 、煤2kg 、产值为120元；每件乙产品要耗钢材3kg ，煤1kg ，产值为100元。
现钢厂有钢材600kg ，煤400kg ，试确定甲、乙两种产品各生产多少件，才能使该厂的总产值最大？2. 某工厂在计划期内要安排甲、乙两种产品。
沈阳化工大学-期末复习-化工过程分析与综合
2.2 基本公式
（1）自由度计算公式：
n
d (Ci 2) (S 1) e r g i 1
n——输入流股数
e——与物料无关的能量流
Ci——第 i 个输入流股组
和压力引入的自由度
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
（2）守恒关系式（P35）
一、物料质量平衡
质量累积速率=质量流入系统速率-质量流出系统速率
分割器
闪蒸器
独立方程数 m=C+2
自由度
d=n—m=3(C+2)-(C+2)= 2(C+2)
m=2C+3
分割成 2 股物流，自由度： d=(C+2)+1 分割成 S 股物流，自由度： d=(C+2)+(S-1)
d=3(C+2)+1-（2C+3） =C+4
换热器
反应器 压力变化 单元
d c1 c2
第七分之二章 信号流图
7/2.1 基本概念 （1）信息流图：可以用结点代表方程，有向线代表在方程之间传送 的变量的信息，这种有向图是一种信息流图 （2）信号流图：可以用有向图中的结点代表向量，而用有向线表明 变量之间的变换关系—这就构成了信号流图 （3）支路：结点间的有向线称为支路. （4）传输比：每条支路均带有称为传输比的某一数值，它代表线性 方程中变量前的系数。 （5）始端点和末端点：一条支路两端（始端和末端）的结点，分别 称为该支路的始端点和末端点。 （6）输入支路和输出支路：指向和离开一个结点的支路，分别称为 该结点的输入支路和输出支路。 （7）自环：始端和末端为同一结点的支路，称为自环支路，或简称 “自环”。 （8）源结点：只有输出支路的结点，称为源结点。 （9）汇结点：只有输入支路的结点，称之为汇结点。 （10）残图：经过简化只剩下源结点和汇结点的图，称为残图。
化工过程分析与综合习题答案
化工过程分析与综合习题答案
Q1.分析原料氧化铝的工艺：
A.将原料氧化铝通过氧化物催化剂在氧气中加热，实现氧化反应，生成氧化铝和水蒸气。
Q2.化工过程中分子筛的使用：
A.分子筛是一种广泛应用于精细化工制造的物料，用于过滤污染物，除去杂质，或用于分级、萃取和精制的过程。
Q3.用化学药品控制水质：
A.一般使用氯化，钙离子添加剂或碱性物质来控制水质，使水质符合饮用标准，并确保水中没有有害有机物，抗生素等。
Q4.分析化工中热反应器的作用：
A.热反应器是在固定温度、压力和时间内将物质反应，转变为新的物质的装置，它可以将物质分解、结晶、混合和催化。
Q5.分析化工中活性炭的作用：
A.活性炭可以将有毒物质从水或其他溶液中净化出来，同时也可以去除水中可溶性有机物，保护水质。
Q6.分析化工中烘干的工艺：
A.烘干是一种化学处理过程，利用加热溶剂将水份直接从物料中移除的方法，常用于一些物料的熔融、均质和蒸发处理等。
Q7.分析化工中冷冷凝的工艺：
A.冷凝是一种化工过程，用于精细提纯液体溶剂，是一种经济的分离方法，可以从液体中获得高纯度的成分。
Q8.分析化工中熔融加工的工艺：。
化工过程分析与综合习题答案
绘该流股，试举例说明。
∆H Q C W T T
W=1 Ts=10 Cp=10
若 Cp 不随 T 变化 ∆H 10 T 10
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
可见，若 Cp 不随 T 变化，图形为一直线; 若 Cp 随 T 增大，图形
进料变量数 c+2
合计
c+N+M+5
Nau 串级单元数 4
回流分配器 4
侧线采出单元数 1
传热单元数 4
合计
10
Nvu= c+N+M+5+10= c+N+M+15
d= c+N+M+15
2-5
2-6
2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95
Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤 Reboiler：1.8 公斤 最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
（2）1，（2,3,4,6），9,1-----（1，（2,3,4,6），9）
（3）（1，（2,3,4,6），9），8,3-----（1，（2,（3,4,8），6），9）
在（1,2,3,4,6,8,9）中有 3 个回路分别是（1,2,9），（3,4,8），（2,3,4,6）
（4）5 不在任何回路中，可首先计算。
化工过程分析与综合习题答案
T
T
H
纯组分 4-4 什么是过程系统的夹点？ 过程系统中传热温差最小的地方或热通量为 0 的地方。 4-5 如何准确的确定过程的夹点位置？ 混合物
H
有两种方法： 1.采用单一的△Tmin 确定夹点位置。 (1)收集过程系统中冷热物流数据。 并得到 QH,min 及 QC,min。 (2)选择一△Tmin 用问题表格法确定夹点位置， (3)修正△Tmin，直至 QH,min 及 QC,min 与现有的冷、热公用工程负荷相 符，则得到该过程系统夹点的位置。 2．采用现场过程中各物流间匹配换热的实际传热温差进行计算。 (1)按现场数据推算各冷、热物流对传热温差的贡献值。 (2)确定各物流的虚拟温度。 因为在计算中采 (3)按问题表格法进行夹点计算， 注意△Tmin 为 0， 用虚拟温度，已经考虑了各物流间的传热温差值。 4-6 如何合理的设计过程的夹点位置？ 设计合理的夹点位置， 可以改进各物流间匹配换热的传热温差以及优 化物流工艺参数，得到合理的过程系统中热流量沿温度的分布，从而 减小公用工程负荷，达到节能的目的。确定各物流适宜的传热温差贡 献值，从而改善夹点。 具有一个热阱（或热源）和多个热源（或热阱） ，满足： i— 第 i 台换热器。 多个热源与多个热阱匹配换热：
3-1
8 6 5 1 3 4 7 2 16 15 17
13 11 12
14
10
9
3-2 2 4 5 12
1 11 6 7
3
8
9
10 3-3 1.单元串搜索法 （1）1,2,3,4,3---合并 3,4---1,2， （3,4）
（2）1,2， （3,4） ，6,5,2---合并 2,3,4,5,6---1， （2， （3）1， （2，
化工过程分析和合成计算题
3
45
Qi
0 10 107.5117.5 10
最小加热量为107.5 kW，最小冷却量为40kW，夹点位置在90-70℃.N1 ≤ N3 + N4, FCp1 ≤ FCp3 ,FCp1 ≤ FCp4
Q = 2×(150-90) = 120 kW Q = 2.5×(125-70) = 137.5 kW
例3 既有一五组分碳氢化合物旳混合物，其构成和各组
分旳相对挥发度如下表所示：工艺要求得到高纯度旳单
组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列旳综合。
分离易度系数计算公式：CES = f*△，
f = D/W或W/D，f 取接近 1旳数值，△ = (α-1)*100。
序号 构成(摩尔分率)
相邻组分相对挥发度 原则沸点（ºC）
热流量（kw） 360 275 420 220
[解] 根据所给数据作出问题表格（1）
1
2
3
45
列
温
流股与温度
最大允许
区 热流股
T，℃
冷流股 Ti－ ∑CPC- Di
Ii
Qi 热流量，
T1 T2
C1 C2 Ti+1 ∑CPH
kW
170
输入 输
出
1
160 150
20
3.5 +70 0 -70 +10 +30
6/3/F/Fmax问题，阐明Johnson规则在特殊旳n/3/F/Fmax问题上旳应用
产品 1
实际加工时间
M1
M2
M3
4
1
3
虚拟二单元加工时间
第一单元ai 第二单元bi
5
4
2
化工过程综合与分析考试题库
2 / 39
①
过程系统模拟方法有
、
和
。
②
化工过程系统分解可分为
及
。
③
试判断图 a 中换热匹配可行性 1 , 2 , 3 ,4 。
④
在过程系统夹点分析中，随着夹点上方热物流的热负荷提高，则Ｑｈｍｉｎ将随之 ，
系统热回收ＱＲｍａｘ则随之
。
⑤
精馏塔与系统热集成,如图 b 所示，则在总组合曲线中，塔 T-102 的合理位置
法和
法；
4 一个含有 C 组分的独立流股具有
个自由度；
5 当一过程系统只需要一种公用工程物流，这样的系统不存在夹点，称为
问题；
6 过程系统的总组合曲线就是过程系统中
的分布在 T—H 图上的标绘；
7 分离序列综合的主要目的是选择
和确定
；
8 动态规划的最优化原理为：作为整个过程的最优策略具有这样的性质，即无论前面的状
一
二
三
四
作业 论文 总分
标 准 25
10
15
10
10
30
100
分
一、基本概念（25 分）
（1）名词解释（10 分）
①
过程系统综合
②
夹点的意义
③
过程用能一致性原则
④
过程系统自由度
⑤
过程系统模拟
（2）判断以下问题是非（N，Y）（4 分）
（ ）1. 对于冷热流股换热系统，传热量一定的前提下，传热温差愈小，过程不可逆程度愈
S4
S1
S2
S3
1
2
S5 3
S8 4
S9
S10
5
6
S7
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R3=0101010
1011010
0010001
0010101
1,2,3,4看做一个拟节点，所得的邻接矩阵为：
0011
1000
R=
0100
1000
7为一步循环回路，去掉，则邻接矩阵为：
001R=100
010
010
R2=001
100
100
R3=010
001
所以计算顺序表为：
计算顺序节点
1（1,2,3,4）
给定进料：c+2冷却水进口温度：1所以没有唯一解
2-2（1）Nv=3(c+2)
（2）物料衡算：FiZFi=VyFi+LxFi(i=1,2……c)
热量衡算：FHF=VHV+LHL
相平衡：yFi=kixFi(i=1,2……c)
温度平衡：TV=TL压力平衡：PV=PL
（3）Ne=2c+3
（4）d= Nv-Ne=c+3
1314
1011
12
9
3-2
24512
13
116
789
10
3-3
1.单元串搜索法
（1）1,2,3,4,3---合并3,4---1,2，（3,4）
（2）1,2，（3,4），6,5,2---合并2,3,4,5,6---1，（2，3
，6,5）
4
（3）1，（2，3
，6,5），7，1,2,3-------合并1，2，3，4，5，6，
R01100
4=
1101000101
计算顺序为：（3,4），（1,2,3,5,6）
3-5
变量数：ω1——ω5，x1——x5，s,t, p13个变量。
方程数：7个
自由度d=13-7=6个
工艺给出ω5，还需五个设计变量。
（1）该系统的双层图为：
ω5
F1F
2F3F
4F5F6F
7
ω1x1ω2x2ω3x3ω4x4x5tps
习题解答
2-1（1）d=n-mn=4(c+2)m=c+c+1+1=2c+2d=4(c+2)-(2c+2)=2c+6
给定流入流股：2(c+2)平衡级压力：1
所以没有唯一解
（2）存在热损失n=4(c+2)+1m==2c+2d=2c+7
给定2c+5所以没有唯一解
（3）n=2(c+2)+2+2+1=2c+9m=1+c+2=c+3d=c+6
相平衡：y2i=kx2i
F4（y2i，x2i,T2，P2）=0
（1）该系统的双图层为：
F1F
2F3F
4
V1y1iV2y2iL2x2iQcT1P1T2P2
局部度为1：y1i，T1，P1，y1i
（2）消去y1i，Qc，F1，F3
F2F
4
V1V2y2iL2x2iT1P1T2P2
局部度为1：V1，V2，y2i，L2，x2i，T2，P2
进料变量数c+2合计c+N+M+5
Nau
串级单元数4
回流分配器4
侧线采出单元数1
传热单元数4合计10
Nvu= c+N+M+5+10= c+N+M+15
d= c+N+M+15
2-5
2-6
2-7
简捷算法：Reflex Ratio：-1.3Light Key：Methanol0.95
Heavy Key：Ethanol0.1585
求解顺序如下：
ω3ω4X
F3F5F6F4t
4
ω1
F1F2
X1
F7
S
3-6
描述过程系统的独立方程有：
物料平衡：V1y1i=V2y2i+L2x2i
F1（V1，V2，L2，y1i，y2i，x2i）=0
V1= V2+ L2
F2（V1，V2，L2）=0
能量平衡：V1H1= V2H2+L2H3+Qc
F3（V1，V2，L2，Qc，T1，P1，T2，P2）=0
（3）消去V2，y2i，F2，F4
V1L2x2iT1P1T2P2
计算顺序如下：
V2
F2F3Qc
F4X2i
F1Y1i
4-1如何理解T-H图中横坐标H（焓）的物理意义？
T-H图上横坐标H的物理意义不同于物理化学中的焓，其物理意
义为每秒钟流过管横截面（与流体流动的方向垂直的截面）的流体所
具有的焓（热量）。
用邻接矩阵法确定计算顺序：
010010
001000
000101
R=
001000
10 00100
R=00001
0110010000
01100 00001
R2=10000
0010101010
00101 10000
R3=01010
1000101100
10001 01010
（5）进料（c+2）和节流后的压力（1）
2-3Nxu
压力等级数1进料变量数2(c+2)=4+3=7
合计9
Nau
串级单元数1
回流分配器2
侧线采出单元数2
传热单元数5合计15
Nvu=9+15=24 d=24给定的不满足要求，还需给定入塔混合物的温度，两塔的操作压力，塔2
的回流比。2-4Nxu
压力等级数N+M+1+1+1(N和M为两个塔的塔板数)
Loop Matrix:
S2S3S4S5S6S7S8S9S10R
A1113
B1113
C11114
f112111111
S2, S7包含于S8
S9, S10, S3, S5, S6包含于S4
所以断开S4，B,C回路打开，断开S8，A回路打开。
计算顺序用单元串搜索法：
（1）1,2,3,4,6,2---------1，（2,3,4,6）
所以计算顺序为：5，（1,2,3,4,6,8,9），7
2.
6
B
1234
CA
5
注意：回路C是指回路（1,5,4,3,6）
LoopMatrix：
S2S3S4S5S6S7S8S9S10R
A112
B11114
C1111116
f111211122
S9和S10之间断开S10（考虑权因子2<5）,回路B,C打开
S4和S5之间断开S4（权因子1<2）,回路A打开
为一下弯曲线；若Cp随T减小，图形为一上弯曲线；
4-3当一过程流股被加热时由液态变为气态，试举例说明如何在T-H
图上标绘该流股？
TT
HH
纯组分混合物
4-4什么是过程系统的夹点？
过程系统中传热温差最小的地方或热通量为0的地方。
4-5如何准确的确定过程的夹点位置？
Pressure：Condenser：1.9公斤Reboiler：1.8公斤
最小回流比为：3.529实际回流比：4.588
最小理论板数：14.47实际板数：26.18
进料板：10.47
逐板计算：27块塔板，11板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
3-1
8
65716
12
1517
34
4-2当一过程流股的比热容随其温度变化较大时，如何在T-H图上标
绘该流股，试举例说明。
∆HQCWTTW=1T
s=10Cp=10
若Cp不随T变化∆H10T10
若C100.05T则∆H0.05T9.5T100
若C100.05T则∆H0.05T9.5T100
可见，若Cp不随T变化，图形为一直线;若Cp随T增大，图形
局部度为1：x1，t，p，s
（2）消去x1，t，s，F2, F4,F7
F1F
3F5F
6
ω1ω2x2ω3x3ω4x4x5p
局部度为1：ω1，x3，x4，x5
（3）消去ω1，x3，
F3F
5
ω2x2ω3ω4x4x5p
局部度为1：ω2，ω4
（4）消去ω2，ω4
x2，ω3，x4，x5，p局部度均为0，选为设计变量。
27
36，5
7
AB
1234
C
56
Loop Matrix:
S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11R
A1113
B1113
C11114
f1111111111
S2,S8包含于S11
S4,S10包含于S9
S3,S5,S6包含于S7
断开S11，S9，S7则回路A，B，C打开。
3-4
1.
98
AB
1234
C
567
4
7----------（（7，1，2，3
），6,5）
4
（4）加上8
所以计算顺序为（1，2,3，4
，7），8
5,6
7A
1234
C
B
56
LoopMatrix：
S2S3S4S5S6S7S8S9S10R
A11114
B11114
C112
f121111111
S2，S6，S7，S8，S9，S10包含于S3
S5包含于S4
（2）1，（2,3,4,6），9,1-----（1，（2,3,4,6），9）
（3）（1，（2,3,4,6），9），8,3-----（1，（2,（3,4,8），6），9）