化工过程分析与合成期末题库

一、 填空题（每空1分）

1 稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中？？时间参数。

2 就其模拟计算求解方法而言，过程系统模拟可以归纳为： ？？、 ？？ 、 ？？ 。

3 序贯模块法的基础是 ？？ 。

4 求解超大型稀疏非线性方程组的方法大致分为 ？？、？？两类。

5 根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方式，一般可以把动态模拟时的数学模型分为

？？、 ？？ 和 ？？ 。

6 根据建立模型的不同方法，一般可以将数学模型分为 ？？ 、 ？？ 和介于两者之间的 ？？。

7 连续搅拌罐反应器（CSTR）的动态模型可以用 ？？ 参数模型进行描述。

8 ？？ 优化和 ？？ 优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计和化工过程操作。

9 求解非线性有约束条件最优化问题的方法很多，比较常用的有 ？？

和

？？。它们的共同点在于都是将有约束最优化问题转变成 ？？

最优化问题。

10 在分离序列的综合中，根据试探法的经验规则S2，难分离的组分应当 ？？

分离。

11 化工分析过程，主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、 ？？ 、 ？？

、优惠工况下的最佳操作参数等。

12 化工过程系统的合成包括有：反应路径合成、 ？？ 、 ？？ 、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

？？ 的任务。

13 ？？ 优化考虑的是流程方案的优化，在多种可行方案中找出费用最小的流程结构。

14 在夹点之上，换热网络仅需要 ？？ 公用工程，相对于环境是个 ？？ ；在夹点之下，换热网络仅需要 ？？ 公用工程，相对于环境是个 ？？ 。

15 在分离序列综合中，按照 ？？ 规则，等摩尔分割最有利。

16 采用一种分离方法把一个？？组分混合物用简单塔分离成？？个纯组分的分离过程，共含？？个分离器， ？？ 个分离序列数，含有 ？？ 个分离子群，？？个分离子问题。。

17 以下换热网络中的物流匹配 ？？ 是可行的， ？？ 是不可行的。

18 如果优化计算结果直接送往控制系统去执行则称为 ？？ 。

二、 判断题（每题2分）。请判断对错（√或），并简单解释原因。

1 在序贯模块法中的单元模块具有单向性的特点。

（ ）。

2 联立模块法的基本思想是，把描述过程系统的所有数学模型汇集到一起，形成一个非线性方程组进行求解。因而其求解难度比序贯模块法小，但计算工作量较大。

（ ）。

3 间歇过程是典型的定常态操作过程。

（ ）。

4 在化工过程系统的优化中应用最广泛的数学方法就是线性规划的求解。

（ ）。

5 在夹点之上，物流温度较高，因此换热网络仅需要冷公用工程。

（ ）。

6 在连续化大规模生产中，最优操作条件的确定只需要在设计过程中计算、给定，在以后的生产中，只要把操作条件控制在这个最优点就可以了。因此，优化问题只出现在设计过程中。

（ ）

7 线性规划的求解方法有牛顿法、拟牛顿法和最速下降法。

（ ）。

8 非线性规划中的罚函数算法是可行路径法。

（ ）。

9 夹点以上热物流与夹点下冷物流的匹配（热量穿过夹点），可以把热流体的热量最大限度的利用，使系统的热量回收最大。

（ ）

10 求解能量最优的过程就是寻找夹点的过程。

（ ）

11 序贯模块法是将模型方程作为一个大型非线性方程组进行求解，可充分利用模型方程的稀疏性特点，从而降低求解难度。

（ ）。

12 间歇过程是典型的稳态操作过程，其过程变量不随时间发生变化。

（ ）。

13 状态空间分析中，相图描述的是过程从某个初始状态出发，状态演变的历史，是过程的动态特征的总结和表现，而稳态信息却没有包括在其中。

（ ）。

14 线性规划问题中，如果可行域存在，则其基本可行解的个数是无限的。

（ ）。

15 在间歇过程的排产优化中，其目标是充分保证生产的稳定，使产品质量不随批次发生变化。

（ ）

16 最小传热温差是热力学第二定律的体现，与具体过程无关。

（ ）。

17 夹点法的最大优点是能够同时获得系统共用工程消耗最小和使用换热器个数最少两个目标，即系统的总体最优。

（ ）。

18 探视法是分离序列综合最有效的方法，它可以使系统优化得到全局最优解。

（ ）

19 《化工过程分析与合成》属于系统工程的范畴，并不涉及传统化工中的“三传一反”的内容。

（ ）

20 利用能量松弛方法对换热器网络的调优，并不影响冷热公用工程负荷。

（ ）

21 进行过程系统模拟既要输入流股参数，也要提供过程单元的操作参数。

（ ）

大题

1-1、如图所示循环物流系统，①请用回路矩阵表示出该系统中的简单回路；②利用Upadhye-Grens断裂法从有效断裂组{S1，S2，S3}开始寻求其中可能的最优断裂组（须画出树状图）。

1-2、利用回路搜索法分解如下稀疏方程组，并写出该稀疏方程组的计算顺序。

0??0??0??0??0??54321fffff

解答：

①在矩阵中用括号指定出输出变量

② 画出有向图

③写出该稀疏方程组的计算顺序

2、将如下线性方程式化为标准形式，并建立单纯形表。

①标准形式

②建立单纯形表

3-1、利用拉格朗日乘子法求目标函数最小值。

3-2、利用罚函数法求目标函数最小值。

4-1、利用梯度法求解minf(X) =？？？。（完成一次迭代）

4-2、利用牛顿法求解minf(X) =？？？？。

5、下表列出的是9/2/G/Fmax问题，用Johnson规则寻找最优时间表（共 1 小题，每题15分，共计 15分）

将1-9种产品归于Johnson规则的A类、B类、C类和D类产品，并分别给出此四类产品的顺序，最后给出总的加工顺序。

6、根据夹点的相关理论，完成问题表（共 1 小题，每题15分，共计 15分）

某换热系统的工艺物流为2股热流和2股冷流，取△Tmin为？？ ℃。请用问题表法确定该换热系统的夹点位置以及最小加热公用工程量和最小冷却公用工程量。

出师表

两汉：诸葛亮

先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。