中國石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)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(hào)：_______
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(bào)刊雜志及其他已有論文），帶有明顯外校標(biāo)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(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷”，成績?yōu)椤?”。
一、 填空題（每空2分，共30分）
1.在一個(gè)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(gè)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了3種新化合物。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定下來后，生成了2個(gè)液相層、1個(gè)氣相，要確定系統(tǒng)的狀態(tài)需要（ ）個(gè)變量？
2.一股已知條件的工藝物流（組分?jǐn)?shù)為20），進(jìn)入帶進(jìn)料閥和換熱盤管的氣液分離器進(jìn)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(jì)院進(jìn)行一個(gè)常規(guī)精餾塔的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師需要考慮的設(shè)計(jì)變量有（ ）個(gè)。
4.過程系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)相鄰矩陣中流股匯集單元的特征是：（ ）。
5. 某節(jié)點(diǎn)相鄰矩陣A經(jīng)過運(yùn)算得到A?A、A?A?A兩個(gè)新的矩陣，將A、A?A、A?A?A三個(gè)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(jìn)行流程計(jì)算時(shí)，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(yùn)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(gè)相同的節(jié)點(diǎn)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(fù)荷是（ ）kW。
9.計(jì)算夾點(diǎn)時(shí)，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(fù)荷是160kW，溫區(qū)2內(nèi)熱流的負(fù)荷是200kW，冷流的負(fù)荷是300kW，則溫區(qū)2向溫區(qū)3輸出的熱負(fù)荷是（ ）kW。
10.對于下圖所示流程，有（ ）個(gè)簡單回路，最佳斷裂流股是{ }。
11.下圖所示的換熱匹配中，夾點(diǎn)之下子系統(tǒng)的夾點(diǎn)匹配是（ ）。換熱匹配①是一個(gè)錯(cuò)誤的夾點(diǎn)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(jìn)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(dú)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?jiān)敿?xì)說明每個(gè)單元操作的自由度和典型決策變量。
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：
（1）針對每個(gè)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(gè)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(hào)為奇數(shù)學(xué)員答題）
方程組2： （學(xué)號(hào)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(xì)解題過程；
（3）給出方程組求解結(jié)果。
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：
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(shí)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(shí)點(diǎn)談幾個(gè)應(yīng)用機(jī)會(huì)。
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合論述，綜合給分。
三、課程設(shè)計(jì)題
1.（學(xué)號(hào)為奇數(shù)學(xué)員答題）
請計(jì)算下表中換熱過程的夾點(diǎn)和最小公用工程量（?Tmin=20℃），畫出T-H圖，并用夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)。并請簡要敘述夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)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(hào)為偶數(shù)學(xué)員答題）
請計(jì)算下表中換熱過程的夾點(diǎn)和最小公用工程量（?Tmin=20℃），畫出T-H圖，并用夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)。并請簡要敘述夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)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(jì)算、溫區(qū)傳熱計(jì)算
（2）給出夾點(diǎn)位置，最小工程負(fù)荷
（3）計(jì)算冷、熱組合曲線關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的（熱負(fù)荷、溫度）點(diǎn)，繪制T-H曲線
（4）分別進(jìn)行夾點(diǎn)之上和夾點(diǎn)之下的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
（5）簡要敘述夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)的原則
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（非原則性錯(cuò)誤，酌情扣分）
1）正確劃分溫度區(qū)間，5分；
2）正確完成夾點(diǎn)計(jì)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(diǎn)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)的原則，5分；
