中國石油大學(xué)（北京）遠程教育學(xué)院
期 末 考 試
《 化工系統(tǒng)工程》
學(xué)習(xí)中心：_______ 姓名：________ 學(xué)號：_______
關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說明
1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容（包括抄襲網(wǎng)上、書籍、報刊雜志及其他已有論文），帶有明顯外校標記，不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況，或存在查明出處的內(nèi)容或其他可疑字樣者，判為抄襲，成績?yōu)椤?”。
2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語有50%以上相同者判為雷同，成績?yōu)椤?”。
3、所提交試卷或材料沒有對老師題目進行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不相干者，認定為“白卷”或“錯卷”，成績?yōu)椤?”。
一、 填空題（每空2分，共30分）
1.在一個絕熱封閉體系中，投入了9種已知質(zhì)量的化合物，這些物質(zhì)在其中發(fā)生了4個化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了3種新化合物。當系統(tǒng)穩(wěn)定下來后，生成了2個液相層、1個氣相，要確定系統(tǒng)的狀態(tài)需要（ ）個變量？
2.一股已知條件的工藝物流（組分數(shù)為20），進入帶進料閥和換熱盤管的氣液分離器進行氣液分離，有哪些手段能夠影響分離器的操作效果（ ），（ ）。
3.某設(shè)計院進行一個常規(guī)精餾塔的設(shè)計，設(shè)計師需要考慮的設(shè)計變量有（ ）個。
4.過程系統(tǒng)節(jié)點相鄰矩陣中流股匯集單元的特征是：（ ）。
5. 某節(jié)點相鄰矩陣A經(jīng)過運算得到A?A、A?A?A兩個新的矩陣，將A、A?A、A?A?A三個矩陣布爾相加后得到可及矩陣A*，其中元素值a25=a52=1、a27=a72=1、a57=1、a75=1，則說明：（ ）。
6.采用序貫?zāi)K模擬法進行流程計算時，最佳斷裂流股要保證相關(guān)子系統(tǒng)中所有回路（ ）。
7.由描述過程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原始索引矩陣I運用乘冪法則通過比較與替代獲得了新的矩陣J=I2，其中，出現(xiàn)了4個相同的節(jié)點對{3-3}、{5-5}、{8-8}、{9-9}，則說明：（
）。
8.某工藝物流，其流率為100 kg/s，換熱后升溫20℃。在溫度變化的范圍內(nèi)其熱容變化較小，取其平均值3 kJ/(kg.K)，其熱容流率是（ ）kW/K，換熱熱負荷是（ ）kW。
9.計算夾點時，溫度按照從高到低的順序排列。其中溫區(qū)1向溫區(qū)2輸出熱負荷是160kW，溫區(qū)2內(nèi)熱流的負荷是200kW，冷流的負荷是300kW，則溫區(qū)2向溫區(qū)3輸出的熱負荷是（ ）kW。
10.對于下圖所示流程，有（ ）個簡單回路，最佳斷裂流股是{ }。
11.下圖所示的換熱匹配中，夾點之下子系統(tǒng)的夾點匹配是（ ）。換熱匹配①是一個錯誤的夾點匹配，原因是（ ）。
二、（每題10分，共30分）
1. 某裝置工藝流程如下圖所示。其中進料含反應(yīng)物組分A與雜質(zhì)組分B，經(jīng)過反應(yīng)器后A發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物C。請分析該流程有哪些變量可作為獨立變量，并列出各單元的具體控制參數(shù)。（圖中數(shù)字表示物流的自由度）
要求：
應(yīng)用描述規(guī)則法分析系統(tǒng)的自由度，請詳細說明每個單元操作的自由度和典型決策變量。
評分標準：
（1）針對每個單元操作的自由度分析情況酌情給分（6分）
（2）正確描述整個系統(tǒng)的典型控制參數(shù)（4分）
2. 請用索引矩陣法分解下列方程組，并求解。
方程組1： （學(xué)號為奇數(shù)學(xué)員答題）
方程組2： （學(xué)號為偶數(shù)學(xué)員答題）
要求：
（1）列出方程組事件矩陣、輸出變量、索引矩陣；
（2）寫出詳細解題過程；
（3）給出方程組求解結(jié)果。
評分標準：
事件矩陣（2分），輸出變量（4分），索引矩陣（2分），結(jié)果正確（2分）。
3. 簡要介紹一下工作背景，談一談你對化工系統(tǒng)工程在工程實踐應(yīng)用中的一些見解和建議。
要求：先介紹工作背景（或?qū)W習(xí)背景），結(jié)合課程相關(guān)知識點談幾個應(yīng)用機會。
評分標準：結(jié)合論述，綜合給分。
三、課程設(shè)計題
1.（學(xué)號為奇數(shù)學(xué)員答題）
請計算下表中換熱過程的夾點和最小公用工程量（?Tmin=20℃），畫出T-H圖，并用夾點設(shè)計法設(shè)計一個最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)。并請簡要敘述夾點法設(shè)計換熱網(wǎng)絡(luò)的原則。
流股及類型 熱容流率CP, kW/K 入口溫度,℃ 出口溫度，℃ 熱量，kW
H1 2.0 360 60 600
H2 180 180 500
C1 2.0 40 260 440
C2 3.0 40 290 750
注：H2為純組分飽和蒸汽冷凝物流。
2.（學(xué)號為偶數(shù)學(xué)員答題）
請計算下表中換熱過程的夾點和最小公用工程量（?Tmin=20℃），畫出T-H圖，并用夾點設(shè)計法設(shè)計一個最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)。并請簡要敘述夾點法設(shè)計換熱網(wǎng)絡(luò)的原則。
流股及類型 熱容流率CP, kW/K 入口溫度,℃ 出口溫度，℃ 熱量，kW
H1 2.0 360 60 600
H2 180 180 450
C1 2.0 40 260 440
C2 3.0 40 290 750
注：H2為純組分飽和蒸汽冷凝物流。
要求：
（1）給出溫度區(qū)間、溫區(qū)凈需熱量計算、溫區(qū)傳熱計算
（2）給出夾點位置，最小工程負荷
（3）計算冷、熱組合曲線關(guān)鍵節(jié)點的（熱負荷、溫度）點，繪制T-H曲線
（4）分別進行夾點之上和夾點之下的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
（5）簡要敘述夾點法設(shè)計換熱網(wǎng)絡(luò)的原則
評分標準：（非原則性錯誤，酌情扣分）
1）正確劃分溫度區(qū)間，5分；
2）正確完成夾點計算10分；
3）畫出T-H圖10分；
4）畫出換熱網(wǎng)絡(luò)10分。
5）完整回答夾點法設(shè)計換熱網(wǎng)絡(luò)的原則，5分；
