化工过程分析与合成考点 1、什么叫过程： （1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。【过程】 （2）在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺称作过程工艺。【过程工艺】 （3）以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。 化工过程包括：原料制备、化学反应、产品分离 （4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。 （5）【最重要的单元过程】化学反应过程、换热过程、分离过程、输送过程、催化反应过程 （6）【化学反应过程举例】热裂解反应过程、电解质溶液离子反应过程生化反应过程、分散控制 （7）【过程控制技术发展历程】计算机集中控制、集散控制（我国多）、现场总线控制 第二章、化工过程系统稳态模拟与分析 【模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者组一起才能算作模块。 【单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验模型。 【什么叫稳态（化工过程稳态模拟）】各个工艺参数状态量不随时间而发生变化的叫做稳态。 【么叫模拟】对过程系统模型进行求解就叫模拟。 【过程系统模拟可以解决哪些问题（会画图）】（1）过程系统模拟分析问题；（2）过程系统设计问题；（3）过程系统参数优化问题。 过程系统模拟分析问题：已知决策变量输入，已知过程参数，求输出，是一个正向求解问题，最简单的模型。 2）过程系统设计问题：已知输出设计结果，已知过程参数，求决策变量输入；看起来是已知输出求输入，实际上是假设输入猜值去计算输出与已知输出进行比较再调整猜值进行计算。只能单项求解，从左到右
3)过程系统参数优化问题：过程系统模型与最优化模型联立求解，得到一组使工况目标函数最佳的决策变量，从而实施最佳工况。 【过程系统模拟三种基本方法，及其优缺点】（1）序贯模块法（不适于解算设计、优化问题，只适于模拟问题（2）面向方程法（3）联立模块法（同时有（1）、（2）的优点） 【单元模块】是依据相应过程单元的数学模型和求解算法编制而成的子程序。具有单向性特点 【断裂】通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。它适用于不可分割子系统； 【不可分割子系统】过程系统中，若含有再循环物流，则构成不可分割子系统。 【断裂基本原则】1) 切割流线总数最少、2) 切割流线所含变量数最少、3) 切割流线的总权重最小、4) 环路切割的总次数最少 【简单回路】包含两个以上流股，且其中的任何单元只被通过一次。矩阵：行→回路；列→物流。 【适合于收敛单元应满足要求：】（1）对初值的要求不高、（2）数值稳定性好、（3）收敛速度快、（4）占用计算机存储空间少 【面向方程法（适用于线性化，非线性方程组先线性化）】 第四章、化工过程系统的优化 【最优化问题包括要素（内容）】（1）目标函数（2）优化变量（3）约束条件（4）可行域 【可行域】满足约束条件的方案集合，构成了最优化问题的可行域。 【最优解】过程系统最优化问题是在可行域中寻求使目标函数取最小值的点。 【最优化问题的建模方法】机理模型、黑箱模型、混合模型 【系统最优化方法的分类】无约束最优化与有约束最优化、、线性规划LP（目标函数约束条件全部都为线性函数称为线性规划，剩一个为非线性函数为非线性规划、单维最优化和多维最优化、解析法与数值法、可行路径法与不可行路径法 【标准型】目标函数值一定是最小值、约束条件中没有不等式约束，全是等式约束、所有的变量全是非负条件 第七章、换热网络合成 【换热网络合成】通俗地讲就是将物流匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收，以便尽可能地减少辅助加热与辅助冷却负荷。 【换热网络合成目的】让某一个物料从初始温度到目标温度（一定要达成）、尽可能的回收余热、尽可能的减少换热设备数。 【温度区间求夹点（会画温度区间表）】将热物流的起始温度与目标温度减去最小允许温差△Tmin，然后与冷物流的起始、目标温度一起按从大到小排序，构成温度区间。 【夹点】在温度区间中，高温度区间向低温度区间传递的热量为零的点，不是接受热量为零的点（判断） 对于热公用工程是260C。,对于冷公用工程是250C。。 物理意义：温焓图上组合曲线垂直距离最低的点。 【夹点的三个特性】能量特性、位置特性、传热特性
第26卷增刊I V ol.26 Sup. I 工 程 力 学 2009年 6 月 June 2009 ENGINEERING MECHANICS 176 ——————————————— 收稿日期：2008-03-04；修改日期：2008-11-21 基金项目：国家自然科学基金项目(50878093) 作者简介：李 黎(1956―)，女，上海人，教授，学士，副院长，从事结构抗震抗风与振动控制研究(E-mail: lili2431@https://www.doczj.com/doc/874273971.html,)； *叶志雄(1981―)，男，湖北人，博士生，从事结构振动控制研究(E-mail: yesui5685@https://www.doczj.com/doc/874273971.html,)； 孔德怡(1982―)，男，河南人，博士生，从事结构抗震抗风研究(E-mail: kongdy@https://www.doczj.com/doc/874273971.html,). 文章编号：1000-4750(2009)Sup.I-0176-05 输电线微风振动分析方法能量平衡法的改进研究 李 黎1,2，*叶志雄1,2，孔德怡1,2 (1. 华中科技大学土木工程与力学学院，湖北，武汉430074；2. 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室，湖北，武汉 430074) 摘 要：针对输电线微风振动传统计算方法能量平衡法计算误差较大的特点，分别从风能输入功率、输电线自阻尼功率、防振锤消耗功率、输电线-防振锤耦合体系的振动求解等方面，对能量平衡法进行了改进，使能量平衡法可以考虑更多的影响因素以提高求解精度。基于改进后能量平衡法编制了计算机辅助计算程序，并以特高压汉江大跨越地线的微风振动防振计算为例，说明了改进后的能量平衡法在特高压输电线微风振动防振设计中的应用。 关键词：微风振动；能量平衡法；防振锤；风能输入功率；导线自阻尼 中图分类号：TM752; TU311.3 文献标识码：A IMPROVEMENT OF ENERGY BALANCE METHOD AND ANALYSIS OF AEOLIAN VIBRATION ON UHV TRANSMISSION LINES LI Li 1,2 , *YE Zhi-xiong 1,2 , KONG De-yi 1,2 (1. School of Civil Engineering & Mechanics, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, Hubei 430074, China; 2. Hubei Key Laboratory of Control Structure, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, Hubei 430074, China) Abstract: The aeolian vibration of an overhead line is analyzed most commonly by applying the energy balance method, but the result of this method has big errors. In order to improve the solving precision of the method, the improvement of power inputted from wind, the conductor self-damping, the power dissipated by dampers and the solution for the nonlinear vibration of power line-damper coupling system were reported in the paper. Then the computer program is developed by applying MATLAB based on an improved energy balance method, and Ultra-high Voltage (UHV) Han-River Large Crossing Ground Wires were analyzed. The results show that the algorithm is very efficient. Therefore, the improved method can be applied to the design of UHV transmission lines. Key words: aeolian vibration; energy balance method; stockbridge dampers; wind power input; conductor self-damping 微风振动是输电线风致振动中的一种危害极大时常性振动。目前，对输电线微风振动的防振计算，国内外普遍采用能量平衡法[1 ―2] 。该方法是基 于风输入给输电线的能量与输电线-防振器系统消耗能量相等的原则计算输电线平衡振幅，继而求解输电线微风振动强度。由于风能输入和输电线自阻尼的不确定性，用能量平衡法求解的导线振幅存在一定误差，其精度很大程度上由实验精度决定。国 际大电网会议(CIGRE)1998年发表文章[3]对该法的精度进行了探讨，指出用能量平衡法求解的导线振幅的误差最大达到40%。近年来国外学者对如何更好、更精确的使用能量平衡法的研究已经取得较多的成果。Lu [4]用阻抗矩阵转换结合强迫振动分析理论，把输电线等效成小刚度梁来分析输电线-防振锤体系的微风振动情况，具有较高的精度和效率，并且开发出了微风振动分析设计商用软件。而国内工
课程名称：《随机过程》 课程设计（论文） 题目: 复合泊松过程应用问题 学院：理学院 专业：数学与应用数学 班级：数学11-1班 学生姓名： abc 学生学号： abc 指导教师： abc 2013 年 12 月 9 日
目录 任务书 (3) 摘要 (4) 第一章绪论 (5) 第二章复合泊松过程的基本理论 (5) 2.1 复合泊松过程的定义及物理意义 (5) 2.2 复合泊松过程的实例 (5) 2.3 与复合泊松过程有关的的命题 (6) 2.4 复合泊松过程恒等式 (8) 2.5复合泊松过程的可加性及证明 (8) 第三章问题描述及分析计算 (10) 3.1 以复合泊松过程为模型的问题 (10) 3.2典型例题的具体分析 (10) 第四章MATLAB程序及运行结果 (11) 4.1 典型1,2的matlab程序 (11) 4.2 问题小结 (13) 第五章结论 (13) 第六章参考文献 (13) 评阅书 (14)
课程设计任务书
摘要 泊松过程是由法国著名数学泊松（Poisson, Simeon-Denis）（1781—1840）证明的。1943年 C.帕尔姆在电话业务问题的研究中运用了这一过程，后来Α.Я.辛钦于50年代在服务系统的研究中又进一步发展了它。现在泊松过程在物理学、地质学、生物学、医学、天文学、金融、服务系统和可靠性理论等领域中都有广泛的应用。非齐次泊松过程和复合泊松过程作为泊松过程推广的一种，其应用更是广泛，那么本文主要讲的是复合泊松过程的应用及其推广。 本文通过应用复合泊松过程的定义、基本理论，及其可加性的重要定理分析生活中的实际问题，并模拟复合泊松过程的模型，利用MATLAB软件进行求解，最后进行问题的分析，给出合理总结及误差分析。在实际问题中，通过结合复合泊松过程的性质，定理和概率论，各种模型的分布等知识去更好的解决，提出实用性建议。 关键字：复合泊松过程 MATLAB软件概率论模型分布
能源平衡计算及统计分析标准及考核办法 企业能源平衡是以企业为考察体系进行的能源平衡，包括企业各种能源输入与支出的平衡，消耗及有效利用能源及各项损失之间的数量平衡，以及与之相关的技术经济分析。其目的在于掌握企业的耗能情况，分析企业的用能水平，查找节能潜力和明确节能方向，为改进企业的能源管理，实行节能技术改造，从而为提高企业的能源利用率提供科学依据。 1 内容与要求 1.1 能源平衡计算及统计分析的内容 1.1.1 能源平衡计算是反映一个企业在统计期内所消耗的各类能源总量及其组成结构。包括购入能源、库存变化；二次能源、利用余热余能；外销能源、企业自耗能源(燃料及动力)等信息。 l.1.2 能源平衡反映了企业主要产品品种耗能情况。 1.1.3 能源平衡反映了企业二次能源转换及其消耗水平。包括企业自产燃料、动力所消耗的燃料、动力。 1.1.4 能源消耗品种按企业统计习惯分为两大类。第一类为燃料，包括：原煤、洗精煤、冶金焦、重油、焦油、汽油、柴油、高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气；第二类为动力，包括：电力、蒸汽、氧气、氮气、压缩空气、鼓风、深井水、循环水、净化水等。 1.1.5 根据能源平衡计算，对各种耗能指标进行统计分析，找出末完成指标的原因，并提出解决问题的办法。 1.2 能源平衡计算及统计分析的要求
1.2.1 产品产量必须以统计期内生产处的统计数据为准。 1.2.2 产品产量必须是指同类型各种产品产量的总和。生产同类产品可直接计算合计产量，如钢产量。生产不同规格产品，但生产工艺相近的产品产量也可直接相加。 1.2.3 生产不同类型的多种产品，各种能耗不宜直接相加，应选择一种主要产品，做为计算综合能耗的产量。 1.2.4 分品种能耗必须是统计期内，各厂实际消耗的各种能源实物量及相应的标准煤量。 1.2.5 总能耗量必须是各单位实际消耗的能源量折算标准煤量与回收并外供能量折算标准煤量之差。 1.2.6 各种能源折算标准煤系数，均以公司能源主管部门计算确定的折算系数为准。各生产厂在计算各种能源消耗量时均要采用公司规定的统一折算系数。 l.2.7 吨钢综合能耗是综合反映一个单位能源消耗总水平的指标，其含义是单位钢产量(产值)所消耗的能源量。 1.2.8 工序能耗是工序的总能耗与该工序同期产品产量之比，是衡量该工序(车间)能耗高低的技术经济指标。 1.2.9 工序能耗是按产品分工序进行计算的能源消耗水平。如炼铁厂分炼铁工序、烧结工序等。 1.2.10 各种能源消耗定额，以统计期内能源实物消耗量与该统计期内产量之比。 1.3 其它
习题解答 2-1（1）d=n-m n=4(c+2) m=c+c+1+1=2c+2 d=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)+1 m= =2c+2 d=2c+7 给定2c+5 所以没 有唯一解 （3）n=2(c+2)+2+2+1=2c+9 m=1+c+2=c+3 d=c+6 给定进料：c+2 冷却水进口温度：1 所以没有唯一解 2-2（1）N v=3(c+2) （2）物料衡算：F i Z Fi=Vy Fi+Lx Fi (i=1,2……c) 热量衡算：FH F=VH V+LH L 相平衡：y Fi=k i x Fi (i=1,2……c) 温度平衡：T V=T L 压力平 衡：P V=P L （3）N e=2c+3 （4）d= N v- N e=c+3 （5）进料（c+2）和节流后的压力（1） 2-3N x u 压力等级数 1 进料变量数 2(c+2)=4+3=7 合计9 N a u 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 N v u=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。 2-4N x u 压力等级数N+M+1+1+1(N 和M 为两个塔的塔板数) 进料变量数c+2 合计c+N+M+5 N a u 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 N v u= 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
【关键字】环境 第5章化工过程的能量分析 一、是否题 1．系统熵增加的过程必为不可逆过程。 错 2．绝热过程必是定熵过程。 错 3. 热温熵即过程的熵变。 错。过程熵变的定义为，即可逆过程的热温商才是熵变。 4．对一个绝热不可逆过程，是否可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？ 否。绝热不可逆过程是自发过程，而绝热可逆过程是平衡过程，两者不能替代。但是对一个不可逆过程的熵变，可以设计一系列可逆过程来计算有相同初、终态的过程熵变。 5. 不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 否。自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。 6. 功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。 否。功可以自发地全部变为热，热也可以全部转化为功，但一定会引起其他变化。例如，理想气体等温膨胀是ΔT=0；ΔU=0，Q=W，热全部转化为功，但系统的体积变大了，压力变小了。 7. 无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正 对。根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。 二、选择题 1．理想气体流过节流阀，其参数变化为。 A ⊿T ＝0, ⊿S＝0 B ⊿T ＝0, ⊿S＞0 C ⊿T ≠ 0, ⊿S＞0 D ⊿T ＝0, ⊿S＜0 (B)。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换能量。2．（1）孤立体系的熵永远增加。 （2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。 （3）孤立体系的熵永不减少。 （4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。 上述表述中全部错误的是 A (1) (4) B (2) (4) C (2) (3) D (1) (2) A。(1) 孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS = 0）时达到平衡态。(4) 熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。 3．在△H＋g△Z＋0.5△u2=Q+Ws中，如果u的单位用m/s,则H的单位为: A J/s B kJ/kg C J/kg D kJ/g ( C ) 三、填空题 1能量衡算式一般形式 2封闭体系能量衡算式 3稳定流动体系能量衡算式 4非流动体系理想功的计算式或者
2. 5. 1 能量分析法 此法的特点：仅依据热力学第一定律（即只从能量的数量出发）分析揭示装置或设备在能量的数量上的转换、传递、利用和损失的情况。故此法被许多人称为“第一定律分析法”。其主要计算：对装置或设备进行“能量平衡”（一般又称“热平衡”）计算。故此法又称为“能量平衡法”（或“热平衡法”）。其主要热力学指标为“能效率”（或“热效率”），其定义为： （ 2-6 ）故此方法又常称为“能效率法”。 2. 5. 2 分析法 此法的本质：结合热力学第一定律和第二定律（以第二定律为主），即从能量的数量和质量相结合的角度出发分析揭示装置或设备在能量中的（有效能）的转换、传递、利用和损失的情况。故又被许多人称为“第二定分析法”。其主要计算：对装置或设备进行平衡计算。故又称为“平衡法”。其主要热力学指标为“效率”，其定义为： （ 2-7 ） 故此法又称为“效率法”。 2. 5. 3 能量分析法和分析法的比较 因为能量分析法是依据不同质的能量在数量上的平衡，只考虑了量的利用和量的直接“外部损失”，在计算投入装置或设备的总能量中，有多少被利用（收益），有多少直接转移到环境中损失掉，比较直观和容易理解。例如，若某锅炉的热效率为何 90% ，则在投入（消耗）的燃料燃烧发出热量的总能量中，有偿使用 90% 能量（热能）传给水蒸汽被利用（收益），10% 能量（热能）通过排烟．散热等直接损失到环境中。又如一个蒸汽动力发电厂，若其总效率为 40% ，则在投入燃料发热量的总能量中，有 40% 能量（热能）转变为机械能（最后变为电能）输出被利用（或收益），而 60% 的能量（热能）在锅炉、汽轮机、冷凝器、换热器、管道等设备通过各种途径散失到环境中造成损失。而且也确为节约能量指明了一定的方向，例如回收余、废热、减少工质或物料的泄漏．加强保温等措施
企业能量平衡统计方法——中华人民共和国国家标准 ［作者：佚名来源：0000 更新时间：2008-5-9］ 中华人民共和国国家标准 企业能量平衡统计方法 Statistical method of energy balance in enterprises GB/T 16614-1996 _______________________________________________________________________________ 1 范围 本标准规定了企业能量平衡统计方法的基本原则。 本标准适用于确定的能源统计系统、指标与方法。 2 引用标准 GB2586-91 热量单位、符号与换算 GB/T2589-90 综合能耗计算通则 GB/T3484-93 企业能量平衡通则 GB/3101-93 有关量、单位和符号的一般原则 GB/T13234-91 企业节能量计算方法 3 企业能耗统计系统 企业能耗统计系统根据能量流动过程划分为能源购入贮存、加工转换、输送分配和最终使用四个环节，其系统简图如图1，每一个环节中可分为若干用能单元。 4 企业能源统计范围 企业能源统计，应包括一次能源、二次能源和耗能工质所消耗的能源。 5 企业能源统计方法 5.1 企业能源供入量统计 为进行企业能量平衡分析与评价，首先应做企业能源供入量的统计，并折算出它们的等价值和当量值。其等价值用以反映国家对企业供入的能源资源量；当量值用于企业能量平衡，分析企业用能过程，不可混合使用等价值和当量值。 5.1.1 等价值和当量值的折算应符合GB/T2589的规定。 5.1.2 企业能源供入量统计应包括：各类能源购入量、库存增减量、亏损量、外供量、供入量等。
过程能力与过程能力指数 过程能力 过程能力以往也称为工序能力。过程能力是指过程加工质量方面的能力，它是衡量过程加工内在一致性的，是稳态下的最小波动。而生产能力则是指加工数量方面的能力，二者不可混淆。过程能力决定于质量因素，而与公差无关。 当过程处于稳态时，产品的计量质量特性值有99.73％落在μ±3σ的范围内，其中μ为质量特性值的总体均值，σ为质量特性值的总体标准差，也即有99.73％的产品落在上述6σ范围内，这几乎包括了全部产品。故通常用6倍标准差(6σ)表示过程能力，它的数值越小越好。 过程能力指数 (一)双侧公差情况的过程能力指数 对于双侧公差情况，过程能力指数C p的定义为：C p= T =T U -T L （公式1）； 6σ 6σ 式中，T为技术公差的幅度，T U、T L分别为上、下公差限，σ为质量特性值分布的总体标准差。当σ 未知时，可用σ?1=R/d2或σ?2=s/c4估计，其中R为样本极差，R为其平均值，s占为样本标准差，s为 其平均值，d2、c4为修偏系数，可查国标《常规控制图》GB／T4091—2001表。注意，估计必须在稳态下进行，这点在国标GB／T4091—2001《常规控制图》中有明确的规定并再三强调，不可忽视。 在过程能力指数计算公式中，T反映对产品的技术要求，而σ反映过程加工的一致性，所以在过程能力指数C p中将6σ与T比较，就反映了过程加工质量满足产品技术要求的程度。 根据T与6σ的相对大小可以得到过程能力指数C p。如下图的三种典型情况。C p值越大，表明加工 质量越高，但这时对设备和操作人员的要求也高，加工成本也越大，所以对于C p值的选择应根据技术与 经济的综合分析来决定。当T=6σ，C p=1，从表面上看，似乎这是既满足技术要求又很经济的情况。但由于过程总是波动的，分布中心一有偏移，不合格品率就要增加，因此，通常应取C p大于1。 各种分布情况下的C p值
第5章 化工过程的能量分析 一、是否题 1．系统熵增加的过程必为不可逆过程。 错 2．绝热过程必是定熵过程。 错 3. 热温熵Q T 即过程的熵变。 错。过程熵变的定义为Q S T ?=可逆，即可逆过程的热温商才是熵变。 4．对一个绝热不可逆过程，是否可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？ 否。绝热不可逆过程是自发过程，而绝热可逆过程是平衡过程，两者不能替代。但是对一个不可逆过程的熵变，可以设计一系列可逆过程来计算有相同初、终态的过程熵变。 5. 不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 否。自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。 6. 功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。 否。功可以自发地全部变为热，热也可以全部转化为功，但一定会引起其他变化。例如，理想气体等温膨胀是ΔT=0；ΔU=0，Q=W ，热全部转化为功，但系统的体积变大了，压力变小了。 7. 无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正 对。根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。 二、选择题 1．理想气体流过节流阀，其参数变化为 。 A ⊿T ＝ 0, ⊿S ＝ 0 B ⊿T ＝ 0, ⊿S ＞ 0 C ⊿T ≠ 0, ⊿S ＞ 0 D ⊿T ＝ 0, ⊿S ＜ 0 (B)。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换能量。 2．（1）孤立体系的熵永远增加。 （2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。 （3）孤立体系的熵永不减少。 （4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。 上述表述中全部错误的是 A (1) (4) B (2) (4) C (2) (3) D (1) (2) A 。 (1) 孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS = 0）时达到平衡态。(4) 熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。 3．在△H ＋g △Z ＋0.5△u 2=Q+W s 中，如果u 的单位用m/s,则H 的单位为: A J/s B kJ/kg C J/kg D kJ/g ( C ) kg J kg m N s kg m kg s m =?=??=2222 三、计算题
名词解释 1.夹点的意义 （夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔT min ），系统用能瓶颈位置。夹点处热流量为 0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；） 2、夹点技术 夹点技术是以热力学为基础，从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统用能的“瓶颈”所在，并给与解瓶颈的方法。 夹点设计法三条原则： （1）应该避免有热流量穿过夹点 （2）夹点上方应该尽量避免引入公用工程冷却物流 （3）夹点下方应该尽量避免引入公用工程加热物流 夹点匹配的可行性规则及经验规则 3、过程系统能量集成 过程系统综合是以合理利用能量为目标的全系统能量综合问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及系统结构，操作参数的调优处理，已达到全过程系统能量的优化综合。（以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合） 设备在系统中的合理放置： （1）分离器与过程系统热集成时，分离器穿越夹点是无效的热集成； （2）分离器完全在夹点上方或完全在夹点下方均是有效的热集成。 （3）热机不穿越夹点的设置，是有效的热集成。 （4）热泵穿越夹点的设置是有效热集成。 4、过程用能一致性原则 利用热力学原理，把反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度统一起来，把全过程系统能量综合问题转化为有约束的化热网络综合问题。 5、利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则： 设法增大夹点上方总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷；设法减少夹点下方总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。即所谓的“加减原理”。 6、化工过程系统模拟 采用一反映研究对象本质和内在联系，与原型具有客观一致性，可再现原型发生的本质过程和特性的模型，来进行设计和研究原型过程的方法。 （对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律） 三种基本方法：序贯模块法、联立方程法、联立模块法 7、过程系统优化 （实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化） 结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。 参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。 8、过程系统综合 按照规定的系统性能，寻找需要的系统结构和子系统特性，并按照规定的目标进行最优组合。（4种基本方法：分解法、直观推断法、调优法、结构参数法） 9、过程系统分析 对于已知的过程系统，在给定其输入参数，求解其输出参数。
编者导读：本文以某电厂 2 ×300MW 机组DEB 设计和运行情况为背景，阐述并分析了采用直接能量平衡策略的技术原理、工程实现、过程实际响应以及运行效果。结果表明：DEB 协调控制策略的控制目标直接、明确活，而且具有适应性强、稳定性好等特点。 0 前言大型火力发电机组由于机组容量大、运行参数高，若运行操作不当将对机组本身甚至电网的安全带来很大的危害，故对自动控制的要求和依赖越来越高。发电机组自动控制的最终目标是安全快速地满足电网的负荷需求并保证电力品质，由于组成火力发电机组的锅炉和汽轮机对负荷响应特性的差异很大，所以在设计机组级控制时必须充分考虑这两个对象的不同特性，使锅炉和汽轮机协调地运转，以机组实际最大能力来满足电网的要求。 协调控制系统CCS （Coordinated Control System ）的任务是协调锅炉和汽轮机两个不同的工艺系统共同来满足电力负荷需求。因此，协调控制系统的设计应将锅炉和汽轮机作为一个整体来考虑，使机组在实际能力下，能最大限度地满足电网要求的发电数量（功率）和质量（频率），确保发电机组安全、稳定、经济地运行，这是协调控制的基本要求。协调控制系统在理论上可以有许多方法来实现，但对于一个特定的发电机组来说，当主设备和工艺系该选择一种最适合该机组特定条件的技术方案作为控制系统设计的基本策略。随着分散控制系统（DCS ）熟，为火电机组实现复杂的协调控制创造了技术和物质的基础。本文阐述的是DEB 直接能量平衡控制系统制策略以及机组在协调控制方式下的实际负荷响应情况，采用的系统硬件是MAX1000 分散控制系统。 1 DEB 原理分析[1] 直接能量平衡（Direct Energy Balance ；DEB ）协调控制系统是由美国原Leeds & Northrup 公司创立的美国metsoMAX 公司继承此项技术，上海自动化仪表股份有限公司通过技术引进获得使用许可）。其著名的表式中P TS 为机前压力设定值；P 1 为汽机一级压力；P T 为机前压力；P D 为汽包压力；C b 为锅炉蓄热左边是汽机的能量需求信号，等式的右边是锅炉的热量信号。 DEB 实质上是以锅炉跟随为基础的协调控制，汽机侧控制功率，同时以汽机的能量需求作为锅炉负荷指令炉的热量信号相平衡，而满足这种平衡的控制手段是调节输入锅炉的燃料量，因此在燃料调节器入口代表燃料
一．假定某天文台观察到的流星流是一个泊松过程, 据以往资料统计为每小时平均观察到 3 颗流星.试求: ( 1 ) 在上午 8 点到 12 点期间, 该天文台没有观察到流星的概率 . ( 2 ) 下午( 12 点以后)该天文台观察到第一颗流星的时间的分布函数 . 二．设电话总机在] X是具有强度 ,0(t内接到电话呼叫数) (t λ的泊松过程，求 （每分钟）2 = （1）两分钟内接到2次呼叫的概率； （2）“第二分钟内收到第2次呼叫”的概率。
维纳过程 如果它满足 给定实随机过程,}0),({≥t t W ; )2(是平稳的独立增量过程;0)),(,0()()( ,0 )3(2 >??≥>σσ且～增量 对任意的s t N s W t W s t . 0)0()1(=W 则称此过程为维纳过程.
3. 维纳过程的特征 ). ,min(),(),(2t s t s R t s B W W σ==; 0),,0()( 2>σσ且～t N t W ). ,min()]()()(()([(2 a t a s a W s W a W s W E ??=??σ, ,0+∞<<≤?t s a （１）（２）)] ()())(()([(a W t W a W s W E ??, t s <令))]()()()())(()([(a W s W s W t W a W s W E ?+??=))] ()())(()([(s W t W a W s W E ??=))]()())(()([(a W s W a W s W E ??+).(2a s ?=σ
五.平稳过程 定义2.12,,,,,21T t t t N n n ∈∈L )) (,),(),((21n t X t X t X n L 变量维随机)) (,),(),((21h t X h t X h t X n +++L 和具有相同的分布函数, 则称随机过程}),({T t t X ∈具有平稳性, 并同时称此过程为严平稳随机过程,(或狭义平稳过程). 与 常数若对为随机过程设τ?∈,}),({T t t X ,,,,21时当T t t t n ∈+++τττL 严平稳过程的任意有限维概率分布不随时间的推移而改变.
《化工过程分析与综合》是化学工程与工艺专业的基础课，是一门联系化学工艺与化学工程的综合性课程。实施化工过程分析、合成的手段是运算描述过程系统的数学模型，这种模型的运算就称作化工过程系统模拟。而化工过程分析则主要是分析过程系统的运行机制，影响因素，过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数等等。目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理。对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。化工过程系统的合成包括有：反应路径的合成、换热网络的合成、分离序列合成、过程控制系统合成，特别是要解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务。 目前，主要应用化工过程模拟软件进行化工过程工艺流程的模拟。如 Aspen Plus 和ChemCAD。 Aspen Plus包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。主要的功能有EO模型、ActiveX (OLE Automation)控件、全面的单元操作、ACM Model Export选项、热力学物性、收敛分析、Calculator models 计算模式、灵敏度分析、案例研究、Design Specification 功能、数据拟合、优化功能、开放的环境 例如，Aspen Plus软件在浓硝酸制备工艺上的应用：Aspen Plus流程模拟软件有强大的物性支持，对各种物质体系均有适应的计算模型。浓硝酸物系的组成主要是硝酸镁一硝酸一水的三元混合物．因为含有强极性物质造成整个体系的非理想性，各种状态方程已不适用．因此必须选择活度系数模型作为计算的基本方程。在浓硝酸的模拟计算中．通过软件中的数据回归工具得到组分间的二元交互作用参数，采用了Wilson活度系数模型的计算方法。
LSDYNA中的能量平衡time........................... 4.99735E-03 time step...................... 4.45000E-06 kinetic energy................. 3.80904E+09 internal energy................ 5.15581E+09 spring and damper energy....... 1.00000E-20 hourglass energy .............. 1.34343E+08 system damping energy.......... 0.00000E+00 sliding interface energy....... 1.72983E+07 external work.................. 4.54865E+09 eroded kinetic energy.......... 0.00000E+00 eroded internal energy......... 0.00000E+00 total energy................... 9.11649E+09 total energy / initial energy.. 1.09716E+00 energy ratio w/o eroded energy. 1.09716E+00 global x velocity.............. -6.63878E+01 global y velocity.............. 3.44465E+02 global z velocity.............. -1.86129E+04 time per zone cycle.(nanosec).. 11286 GLSTAT(参见*database_glstat)文件中报告的总能量是下面几种能量的和： 内能 internal energy 动能 kinetic energy 接触(滑移)能 contact(sliding) energy 沙漏能 houglass energy 系统阻尼能 system damping energy 刚性墙能量 rigidwall energy GLSTAT中报告的弹簧阻尼能”Spring and damper energy”是离散单元(discrete elements)、安全带单元(seatbelt elements)内能及和铰链刚度相关的内能(*constrained_joint_stiffness…)之和。而内能”Internal Energy”包含弹簧阻尼能”Spring and damper energy”和所有其它单元的内能。因此弹簧阻尼能”Spring and damper energy”是内能”Internal energy”的子集。由SMP5434a版输出到glstat文件中的铰链内能”joint internal energy”跟*constrained_joing_stiffness不相关。它似乎与*constrained_joint_revolute(_spherical,etc)的罚值刚度相关连。这是SMP 5434a之前版本都存在的缺失的能量项，对MPP 5434a也一样。这种现象在用拉格朗日乘子(Lagrange Multiplier)方程时不会出现。与*constrained_joint_stiffness相关的能量出现在jntforc文件中，也包含在glstat文件中的弹簧和阻尼能和内能中。回想弹簧阻尼能”spring and damper energy”，不管是从铰链刚度还是从离散单元而来，总是包含在内能里面。在MATSUM文件中能量值是按一个part一个part的输出的(参见*database_matsum)。沙漏能Hourglass energy仅当在卡片*control_energy中设置HGEN项为2时才计算和输出。同样，刚性墙能和阻尼能仅当上面的卡片中RWEN和RYLEN分别设置为2时才会计算和输出。刚性阻尼能集中到内能里面。
化工过程分析与合成
第一章绪论（2学时） ●化工过程 ●系统工程→化工过程系统工程 ●化工过程的分析与合成 ●化工过程系统模拟（稳态模拟、动态模拟） ●过程系统模拟的三种基本方法（序贯模块法、面向方程法、联立模块法） 第一节化工过程 化工过程是以天然物料为原料，经过物理或化学加工制成产品的过程。其往往由多种多样的单元过程组成，如最重要也是最多用的单元过程是：化学反应过程、换热过程和分离过程。第二节系统工程 系统工程是20世纪50年代形成的新兴学科，目前正处于兴旺的发展时期。1984年郑春瑞在《系统工程学概论》中，对系统工程做出下列综合性的阐述：系统工程是以系统（尤以大系统）为研究对象的一门跨学科的边缘学科。它是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法、策略和手段等从横的方面有效地组织起来应用于人类实践中，是应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，是为更加合理地研制和运用系统而采取的各种组织管理技术的总称，归根结底是一种工程学的方法论。 20世纪30年代美国雷德无线电公司在对电视广播系统的电波覆盖问题进行研究时，首先提出“系统”和“系统模拟研究”的思想。40年代，美国贝尔电话公司在研究微波通讯网络的覆盖传输效率时，提出了“系统工程”的概念。50年代各工业国对系统工程尤为重视，如1954年美国MIT首先在大学讲授系统工程课程。1957年美国正式出版了第一本专著《系统工程》。60年代起系统工程逐步推广应用于工业、宇航、交通、经济规划等部门。如60年代初，在系统工程、运筹学、化学工程、过程控制及计算机技术等学科的基础上，产生和发展起来一门新兴的技术学科——化工过程系统工程（简称化工系统工程）。70年代是化工系统工程走上实用的时期。随着计算机应用的普及，采用化工系统工程方法，陆续研制出有效的工业用化工流程通用模拟系统，并对过程生产实现计算机控制，取得显著经济效益。同时我国学者华罗庚致力于运筹学的推广应用。1978年，我国学者钱学森在《文汇报》上发表了中国第一篇系统工程的文章，标志着我国的系统工程研究进入了一个蓬勃发展的阶段。80年代是化工系统工程普及推广的时代。不仅在化工、石油、石油化工、核工业核能源工业中获得广泛的应用，而且向冶金、轻工、食品等连续加工过程工业部门推广，有力地促进了这些部门生产技术的飞速发展，相应地化工系统工程学科在理论、方法和内容方面也在不断完善和发展。 第三节化工过程的分析与合成 前面讲了，20世纪60年代初。在系统工程、运筹学、化学工程、过程控制及计算机技术等学科的基础上，产生和发展起来一门新兴的技术学科——化工过程系统工程（简称化工系统工程）。这个新学科的任务，就是以系统工程的思想、方法用于解决化工过程系统的设计、开发、操作、控制等问题。其主要任务就是进行系统工程的分析与合成。实施化工过程分析、合成的手段是运算描述过程系统的数学模型，这种模型的运算称作化工过程系统模拟。 3.1化工过程系统的分析 化工过程分析，主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数等等。例加：我国某年产30万t乙烯装置改扩建为45万t装置，竣工投产后达到了预期的产量，但能耗超标。装置的扩建增容可以降低产品的成本，但从过程内涵探求节能降耗的措施也是降低成本的重要途径。如何选择这类问题的对策，就要对这套工艺装置进行分折，要在对过程系统进行系统分析的同时，也要作必