《过程工程原理》样卷

浙江理工继续教育学院期终考试《过程工程原理》试卷（A）教学站年级班级学号姓名一、填空题（26分）1．测量流体流量时，随着流体流量增大，转子流量计两端压差值；孔板流量计两端压差值。

（2分）2．流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的倍。

（2分）3．离心泵的主要部件有三部分：，，。

（3分）4．离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体，这种现象称为现象。

（1分）5．要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（填“大于等于”、“等于”或“小于等于”）微粒的沉降时间。

（2分）6．自由沉降是。

（2分）7．旋风分离器属于沉降。

（1分）8．用二种厚度相同的材料保温时，往往把的材料包在内层，以达到好的保温效果。

（2分）9．普朗特数Pr反映的是对给热过程的影响。

（1分）10．传热的基本方式有、和三种。

热传导的基本定律是。

（4分）11．在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减小吸收剂用量，则传质推动力将，设备费用将。

（2分）12．精馏操作的依据是（2分），实现精馏操作的必要条件包括和。

（2分）二、单项选择题（8×3=24分）1．层流和湍流的本质区别是（）。

A 流速不同B 流通截面积不同C 雷诺数不同D 层流无径向流动，湍流有径向流动2．离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。

A 气缚现象B 汽蚀现象C 汽化现象D 气浮现象3．在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素（）无关。

A 颗粒的几何尺寸B 颗粒与流体的密度C 颗粒的形状D 流体的水平流速4．板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。

A. 1B. 0.5C. 0.25D. 25．冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热,换热器用久后形成垢层,在同样的操作条件下,与无垢层相比,结垢后换热器的K（）。

过程工程原理实验讲义南昌大学化工原理实验室2011年3月前言《过程工程原理》是化工、制药、高分子、食品、应化等相近专业学科的核心课程，其主要研究内容是以工业生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成若干“单元操作”。

《过程工程原理》用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论与实际的结合，提高学生分析问题、解决问题的能力。

全国高校化工原理课程教学指导委员会第五次会议对工科本科《化工原理》课程实验教学提出了以下指导意见：1、实验内容在下列实验中至少选做6~7个（流体力学2个，传热1~2个，传质3个），即：直管摩擦系数和局部阻力系数测定；离心泵的操作与性能测定；过滤常数测定；导热系数测定；传热实验；蒸发实验；精馏塔性能实验；吸收系数测定；干燥速率曲线测定；萃取实验及板式塔流体力学性能实验等。

2、每个实验应包含实验预习、实验操作、数据处理和实验报告四个环节。

3、实验教学还包括理论教学、演示教学和实物教学等。

4、实验应单独考核。

本实验指导书系根据上述精神和教育部发布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案（试行）》中有关开设综合性、设计性实验的要求编写的。

实验内容包括流体力学实验6个，传热实验3个，传质实验4个,其中综合性实验10。

此外，为了加强对学生动手能力和实验技能的训练编写了计算机仿真实验7个。

各专业可根据教学计划及教学大纲要求选择实验内容。

限于编者水平和经验，本实验指导书难免有错误和不足之处，恳请批评指正。

编者2011年3月目录第一部分演示实验 .................................................................................. 错误!未定义书签。

实验一雷诺实验 .............................................................................. 错误!未定义书签。

一、填空题（每空1分，共20分）：1．控制通道的时间常数T的大小，反映了控制作用对系统动态过程的影响的快慢，T越小，控制作用越及时，过渡过程越快，有利于提高系统的稳定性。

2.被控变量是指工艺要求以一定的精度保持恒定或随某一参数的变化而变化的参数。

3．从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。

4．反映对象特性的参数有放大倍数、时间常数和纯滞后时间。

5．检测变送环节对控制系统的影响主要集中在检测元件的滞后和信号传递的滞后问题上。

6. 如果对象扰动通道增益f K增加，扰动作用增强，系统的余差增大，最大偏差增大。

7．常见的比值控制系统有开环比值、单闭环比值、双闭环比值、串级比值。

8. 简单控制系统的工程整定法有经验方法，简单、方便，工程实际中广泛采用的特点。

一般有经验凑试法、衰减曲线法、临界比例度法、响应曲线法等。

9、离心泵的控制方案有直接节流法、改变泵的转速、改变旁路回流量。

二、简答题（每题5分，共20分）：1．简述被控量与操纵量的选择原则。

答：(1)被控量的选择原则:①必须尽可能选择表征生产过程的质量指标作为被控变量;②当没有合适的质量指标时,应选择与质量指标由单质对应关系的间接指标作为被控量; ③间接指标必须有足够的灵敏度;④被控变量的选择还应考虑工艺过程的合理性及所用测量仪表的性能、价格等因素.(2) 操纵变量选择的原则①操纵变量应是控制通道放大系数K0较大者;②应使扰动通道的时间常数越大越好，而控制通道的时间常数适当小一些。

③控制通道纯滞后时间则越小越好，并尽量使扰动远离被控变量而靠近调节阀;④当广义过程的控制通道由几个一阶滞后环节组成时，要避免各个时间常数相等或相接近的情况;⑤工艺上的合理性和方便性。

2．简述串级控制系统的特点。

答：(1)串级控制系统由于副回路的存在,能够迅速克服进入副回路的扰动的影响;(2) 串级控制系统由于副回路的存在,改善了对象的特性,提高了系统的工作频率;(3) 串级控制系统由于副回路的存在,使对象非线性特性线性化,提高了系统的自适应能力;(4) 能够更精确控制操纵变量的流量.（5）可以实现灵活的操作方式选择3．设置均匀控制系统的目的和其特点是什么？答：目的是:对表征前后设备供求矛盾的两个变量均匀协调,统筹兼顾.特点是:表征前后供求矛盾的两个变量都应该是缓慢变化的;前后互相联系又互相矛盾的两个变量都应保持在工艺操作所允许的范围内.4．前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.过程控制工程试题（卷一）三、计算题（10分）已知对象控制通道阶跃响应曲线数据如下表所表示，调节量阶跃变化为Δu=50。

第一章 流体流动1-1】 容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B 中的气体真空度为.⨯41210Pa 。

试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。

解 标准大气压力为101.325kPa容器A 的绝对压力 ..p kPa ==A 101325+60161325 容器B 的绝对压力 ..B p kPa =-=1013251289325 流量与流速【1-12】有密度为/31800kg m 的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。

若其流速为/0．8m s ，试求该液体的体积流量()3／m h 、质量流量()/kg s 与质量流速()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s 。

解 (1) 体积流量 ./.223330．060．822610814 ／44ππ-==⨯⨯=⨯=V q d u m s m h(2) 质量流量 ../m V q q kg s ρ-==⨯⨯=3226101800407 (3) 质量流速 ./().22407===1440 0064m q kg m s A ωπ⋅⨯ 流体静力学1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。

试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。

(1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa(2)管子上端空间的表压 表p表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p()真表=-=-1962019620 p p Pa -=(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h习题1-6附图'cclhh ρρ=4水 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594'.h m ⨯==10002125 1594【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。

西南科技大学成教学院德阳教学点《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案班级：姓名：学号：成绩：一、填空题1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。

2、仪表的精度等级又称准确度级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。

3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间s t；静态质量指标有稳态误差e ss 。

4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。

6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。

7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。

8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。

9、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。

10、随着控制通道的增益K0的增加，控制作用增强，克服干扰的能力最大，系统的余差减小，最大偏差减小。

11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。

12、建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估计。

13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠 。

14、控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。

15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。

16、如果对象扰动通道增益f K 增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ，最大偏差 增大 。

17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 通过旁路控制 。

二、名词解释题1、衰减比答：衰减比n 定义为：衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。

为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。

《过程控制工程》期末复习一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越强；微分时间越小，则微分作用越弱。

2、三种常用的均匀控制方案包括简单均匀控制，串级均匀控制，双冲量均匀控制3、常规PID控制器中的P指比例作用、I指积分作用、 D指微分作用。

4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为泵，而输送气体并提高其压头的机械称为风机和压缩机5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法。

6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：（串级）、（前馈）、（比值）。

7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）、（双闭环比值控制系统）、（变比值控制系统）四种。

8、调节阀的固有流量特性主要有（线性型）、（等百分比（或对数）型）、（抛物线型）、）（快开型）9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）、（双闭环比值控制系统）、（变比值控制系统）四种。

10、单回路控制系统一般由（控制器）、（控制阀）、（受控对象）、（测量变送器）四个环节组成。

11、常见的传热设备有（换热器）、（加热炉）、（锅炉）等。

12、要消除系统的稳态误差，通常选用（比例积分（PI）控制）控制器。

13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、超调量与最大动态偏差、余差、振荡频率和回复时间等。

14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为 4：1 。

15、常见的传热设备有换热器、加热炉、锅炉、再沸器、冷凝器、加热器中任选三种等。

16、精馏装置一般由（精馏塔塔身）、（冷凝器）、（再沸器）、（回流罐）、等设备组成。

精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和间接产品质量指标两类。

过程控制工程》期末考试复习题及参考答案答案：C二、___答题1、什么是过程控制工程？过程控制工程是指对生产过程中的物理量进行测量、控制和调节，以达到生产过程稳定、优化和自动化的技术和方法。

2、什么是反馈控制系统？其优点是什么？反馈控制系统是指通过对被控对象输出值与设定值之间的差异进行测量，并将这个差异信号反馈到控制器中，以调节控制器输出信号的系统。

其优点是能够自动调节系统的输出，使系统稳定在设定值附近，具有良好的鲁棒性和适应性。

3、什么是前馈控制系统？其优点是什么？前馈控制系统是指在控制系统中加入一个预测模型，根据预测模型预测被控对象的输出值，并将预测值作为控制器的输入信号，以提高控制系统的响应速度和控制精度。

其优点是能够减小被控对象输出值与设定值之间的误差，提高控制系统的响应速度和控制精度。

4、什么是控制系统的稳态误差？如何消除？控制系统的稳态误差是指被控对象输出值与设定值之间的差异在长时间运行后趋于稳定的误差。

消除稳态误差的方法包括增加控制器增益、调整控制器的积分时间常数、增加前馈控制等。

5、什么是控制系统的过渡过程？如何评价过渡过程的质量？控制系统的过渡过程是指被控对象输出值从设定值开始到稳定在设定值附近的过程。

过渡过程的质量可以通过评价过渡过程时间、超调量、振荡幅值等指标来进行评价。

过渡过程时间越短、超调量越小、振荡幅值越小，说明过渡过程的质量越好。

34、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。

在分流或合流控制时，应该选择三通控制阀。

35、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。

对于大口径、大流量、低差压，而泄漏量要求不高的情况，应该选择蝶阀。

36、为了确保过程控制系统正常工作，必须满足各个环节的静态放大系数相乘小于1.37、在控制阀的正作用下，如果控制阀是气开式，那么Kv应该大于1.38、在控制阀的负作用下，如果控制阀是气关式，那么Kv应该小于1.39、在控制器正作用时，其放大系数Kc应该大于0.40、在控制器负作用时，其放大系数Kc应该小于0.41、在控制器上对整定参数进行设置的顺序应该是P、I、D。

绪论1、食品工程原理课程讲授了以动量传递、热量传递、质量传递为原理的单元操作。

2、以热量传递为理论基础的单元操作有加热、冷却、蒸发、冷凝等。

3、以动量传递为基本理论的单元操作有流体输送_、离心分离_、过滤等。

4、在M（质量）-L（长度）-Θ（时间）-T（温度）因次中，对流传热系数α（W/(m2.K)）的因次为。

5、在M（质量）-L（长度）-Θ（时间）-T（温度）因次中，物质的导热系数λ的因次为_。

6、在M（质量）-L（长度）-Θ（时间）-T（温度）因次中，比热（单位为J/(kg.K)）的因次为。

7、在M（质量）-L（长度）-Θ（时间）-T（温度）因次中，黏度（单位为Pa.s）的因次为。

8、单位换算①压力1.23千克（力）/厘米2换算成SI制（Pa或N/m2）。

②将密度120千克（力）.秒2/米4换算成SI制（kg/m3）。

③μ/ρ称为运动黏度，是运动流体的一个重要物理性质，试导出其单位。

（μ黏度，单位Pa.s，ρ密度kg/m3）第一章1-11、牛顿粘性定律为_____________，粘度在SI制中的单位是_Pa s_。

2、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_剪切力_。

3、 牛顿粘性定律表达式为__，其粘性系数（粘度）的物理意义是_流动时速度不同的相邻流体层间存在着的相互作用力_。

4、 气体的粘度随温度的升高而_增加_，水的粘度随温度的升高_降低_。

5、 空气在标准状态下密度为1.29kg/m3，在0.25Mpa 下（绝压）80℃时的密度为_2.64_。

6、 流体与固体的区别： 膨胀性 、 流动性 和 压缩性 。

7、 理想流体流动时阻力为 0 。

1-21、 现场压力表测得的压力为6×105Pa （当时当地大气压为1×105Pa ），则该处的绝对压力为 7×105 。

2、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=_640_mH2O,_85322_Pa 。