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大 连 理 工 大 学 课程名称：化工过程综合与分析 试卷：A 授课院（系）：化工学院 考试时间：2005年5月15日 一 二 三 四 作业 论文 总分 标准分 25 8 17 10 10 30 100 一、基本概念（25分） （1）名词解释（10分） 过程系统综合 按照规定的系统特性，寻求所需系统结构和子系统性能，并按规定目标进行最优组合。 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）； 过程用能一致性原则 根据热力学原理，反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能本质为能量交换；将过程的能量变化转化为相当的冷、热流股；将用能过程转化为换热网络中的冷、热流股的匹配。 过程系统自由度 过程系统有m个独立方程数，其中含有n个变量，则过程系统的自由度为： d=n-m 通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。 过程系统模拟 采用一个能够反映研究对象本质与内在联系，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，来进行研究和设计原型的方法。 （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，过程不可逆性愈小，有效能损失愈小，但要求较大的热交换面积。 （ √ ）2. 在环境温度一定的条件下，换热系统物流的质量流量及输入、输出温度一定时，有效能损失不随热交换网络的变化而变化。 （ × ）3. 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。 （ √ ）4. 动态规划的研究对象是多阶段决策问题。 （ × ）5. 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。 （ √ ）6. 热泵穿越夹点的设置是有效热集成。 （ × ）7. 热物流穿过换热网络的夹点，必有热流量穿过夹点。 （ × ）8. 热物流在夹点上方,冷物流在夹点下方。 （3） 填空 (7分) 断裂族的类型可以分为三类：非多余断裂族、多余断裂族、混合断裂族。 过程系统模拟基本方法分为序贯模块法、联立方程法和联立模块法三大类 利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则： 在夹点上方设法增大总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷； 在夹点下方设法减少总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。 （4）、 简答与分析（4分） 如图所示，T-H图中热、冷物流的组合曲线分别为AB和CD，指出夹点位置，最小冷、热公用工程用量，最大热回收量；若(Tmin减小，则最大热回收量如何变化？ P、Q为夹点；若(Tmin减小，则最大热回收量QR，max增加。 二、（8分）一化工过程系统如下图所示，已知输入的流股S1、S15各相关数据，试将该系统进行分隔、断裂，并画出迭代计算顺序图。 解：采用单元串有哪些信誉好的足球投注网站法对系统进行分隔。 （1） A，B，C，A (A,B,C),C,B ,D,E,F,D , , , ,G,E (D,E,FG) 得到单元串为: I, (A,B,C) ,(D,E,F,G),H (2) 对(A,B,C)最大循环网断裂 回路(1) (A,B,C) ,(2)(B,C) ,(3)(A,C) 写出回路距阵 所以断裂S3,S4 对(D,E,F,G)最大循环网断裂 回路(4) (D,E,F) ,(5)(E,F,G) 写出回路距阵 所以断裂S8 所以断裂流股为S3,S4,S8 (3) 计算顺序 三、（17分）一换热系统，包含的工艺流股为两个热物流和两个冷物流，给定的数据列于表1中。指定热、冷物流间允许的最小传热温差为10℃。现在请利用夹点技术设计一个换热网络，其具有最大的热回收。 用问题表格法确定夹点位置： 确定夹点处热、冷物流的温度； 确定出所需的最小热、冷公用工程负荷； 确定最大热回收； 用夹点设计法列出换热器网络格子图。 表1 题 物流数据 物流标号 初始温度 Tin/℃ 终了温度 Tout/℃ 热容流率 CP/kW?℃-1 热负荷 Q/kW H1 170 60 3 330 H2 150 30 1.5 180 C1 20 135 2 230 C2 80 140 4 240 物流标号中，