![2022春中国石油大学（北京）远程教育学院《化工系统工程》期末考试[答案]](/uploads/allimg/240109/6c40064d9ae5abbd5f98e1de5428d3c7.jpg)
期 末 考 试
《 化工系统工程 》
学习中心：_______ 姓名：________ 学号：_______
关于课程考试违规作弊的说明
1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。
2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。
3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。
一、 （5题，每题6分）
1. 一股物流有（学号尾号+4）个组分，温度、压力和组成均已知，进入闪蒸器进行平衡闪蒸分离，闪蒸器的自由变量是多少？可以写出哪几类方程？
2. 如图所示的一个闪蒸器和一块精馏塔板，都有一股气相(V5)和一股液相(L7)进料，两个单元都可视为达到气液平衡状态，即离开的气相(V6)与液相(L6)达到相平衡。这两个单元的模型方程组会相同吗？请对你的结论给出合理的解释! （物流的自由度均为学号尾号+4）
3. 如图所示的有向图，请写出节点相邻矩阵，并指出两种利用节点相邻矩阵寻找回路的方法。
（学号单号流程）
（学号双号流程）
4. 如图所示流程图，请写出其中的所有回路。
（学号单号流程）
（学号双号流程）
5. 采用夹点设计法进行下图的换热网络设计，请给出夹点之上子系统的一种换热方案，并说明理由。(请关注夹点匹配问题)
（学号单号） （学号双号）
二、 （10分）
请简要介绍一下您的工作背景，并对化工系统工程理论在与您工作相关的生产或者管理中可能的应用前景提出一些看法或者建议。（字数不低于200字，不高于500字）
评分标准：（1）简要介绍工作背景，5分；（2）合理提出看法或者建议，5分。
★：如果是抄袭内容，将按0分处理！
三、 案例分析题（20分）
下图所示流程，图中各物流的自由度完全相同。某工程师采用序贯模块法模拟，对S4和S5进行断裂并迭代。请分析该断裂方案是否有可以改进之处。
（学号单号流程） （学号双号流程）
要求: 应用替代规则寻找最佳断裂流股集合，并选出最佳方案。
评分标准：（1）结论正确，5分；（2）正确应用替代规则找到最佳断裂组，且过程完整，13分； （3）根据上述步骤正确指出最佳断裂，2分。
参考资料：
教材、教学PPT、教学视频第6章、
四、 课程设计题（40分）
工艺系统的物流条件如下表所示。其中，H表示热流，需要降温；C表示需要升温的冷流。
流股及类型 入口温度,℃ 出口温度，℃ 热容流率CP, kW/℃ 热负荷，kW
H1 360 40 2.5 800
H2 180 60 10 1200
C1 20 260 1 (单) / 2 (双)* -480
C2 40 340 6 -1800
注：* 单—学号尾数为单数的同学完成；双—学号尾数为双数的同学完成。
要求：规定换热过程的最小运行换热温差Tmin=20℃，完成以下任务：
（1）划分冷流和热流的夹点计算温度区间；
（2）计算夹点位置和最小公用工程量；
（3）画出T-H组合曲线；
（4）用夹点设计法设计一个最大能量回收的换热网络；
（5）简要叙述最大能量回收换热网络的设计原则。
评分标准：
（1） 正确划分出冷流和热流的温度区间，10分
（2） 正确完成夹点、QHmin、QCmin计算，且步骤完整，15分
（3） 正确绘制T-H组合曲线，5分
（4） 正确完成夹点法换热方案设计，5分
（5） 准确描述最大能量回收换热网络的设计原则，5分。
参考资料：
教材、教学PPT、教学视频第9章、
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西交《化工系统工程》在线作业
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 30 道试题,共 60 分)
1.锅炉、压力容器《制造许可证》的有效期为（ ）。
A.1年
B.2年
C.3年
D.4年
2.一股热物料与一股冷物料进行热量交换,换热量固定,下面哪种情况是正确的()
A.冷、热物流的出口温度均可独立变化
B.出口温度不能随意改变，但压力可随意变化
C.出口温度不能改变，压力与流动压降有关
D.温度、压力均可随意调整
3.下列对2mol/LNaOH溶液的叙述中，正确的是()。
A.把2molNaOH溶于1L水所得的溶液
B.把80gNaOH溶于水并使体积为1L的溶液
C.含有2molNaOH的溶液
D.把含40gNaOH的2L溶液蒸发掉一半水所得的溶液
4.A与B可发生反应2A+B=C+D，如果A的分子量为10，B的分子量为20，C的分子量为30，则D的分子量为()。
A.10
B.20
C.30
D.40
5.在溶液中发生的化学反应，对反应速率不发生显著影响的是()。
A.浓度
B.压强
C.温度
D.催化剂
6.流体的粘度愈大,它的流动性就( )。
A.愈大
B.、愈小
C.、不变
7.液相混合物中有5mol/h的A与10mol/h的B,温度为40℃,压力为1MPa。进入反应器后发生液相化学反应生成产物C,要控制产物C的收率,你能调节哪些变量?()
A.反应温度
B.反应压力
C.出口物料冷却温度
D.什么都控制不了
8.单位时间内流过管道任一截面积的流体质量称为（ ）
A.质量流量
B.质量流速
C.体积流量
9.干燥过程得以进行的必要条件是物料表面所产生的水蒸汽压必须（）干燥介质（热空气）中的水蒸汽分压。
A.大于
B.等于
C.小于
D.大于或者小于都可以
10.一股有8个组分的物流,其自由度等于()
A.8
B.9
C.10
D.11
11.在对炼油厂进行生产计划优化时,下面哪种叙述是错误的?()
A..约束条件包括各设备的物料平衡、生产能力、产品质量、产品供求量等
B.一股物料分成多股去向不同的设备时每个去向都必须设置为变量
C.在目标函数中，数值是固定值的变量可以忽略，只保留可变变量，不会对最优解产生影响
D.可以把系统中所有的选定的独立变量作为优化变量
12.仪表输出的变化与引起变化的被测变量之比为仪表的( )。
A.相对误差
B.灵敏限
C.灵敏度
13.润滑油的质量指标中，酸值越 （ ），质量越好
A.低
B.高
C.无所谓
14.在四只密闭容器中，分别有下列情况的A、B气体。当A和B发生吸热反应生成C时，反应速率最大的是()。
A.40℃时在1升容器内把0.2摩尔A和0.2摩尔B混合
B.40℃时在2升容器内把0.4摩尔A和0.6摩尔B混合
C.40℃时在3升容器内把0.5摩尔A和0.5摩尔B混合
D.50℃时在1升容器内把0.2摩尔A和0.3摩尔B混合
15.输送剧毒介质管道的管材质量证明书应有()检测结果,否则应进行补项试验。
A.外观
B..磁粉
C.厚度
D.超声
16.将过热蒸汽冷却当温度降至一定值时混合气开始冷凝，产生第一滴液体，相应的温度称为 （ ）。
A.、饱和温度
B.、临界温度
C.、露点温度
17.在低温条件下,碳钢的()降低。
A.屈服极限
B.弹性极限
C.延伸率
D.脆性
21.在剧烈循环条件下,法兰连接用的螺栓或双头螺栓应采用()材料。
A.中碳钢
B.耐蚀铸铁
C.低合金结构钢
D.合金钢
19.气相反应A＋3B→2C，则δa= δb= 分别为（ ）。
A.、-2，-2/3
B.1,2
C.-1,2
D.-2,1
20.气体密度与压强,温度有关,生压降温,气体密度( )
A.增大
B.、减小
C.、不变
21.以下各式，表示的是烯烃的通式的是()。
A.CnH2n+2
B.CnH2n
C.CnH2n-2
D.CnH2n-6
22.自动控制系统的过渡过程是控制作用不断克服 ( )的过程。
A.随机影响
B.、干扰影响
C.、设定值变化
23.丙烯与氯气在500℃时发生反应，其生成物为()。
A.ClCH2CH2CH2Cl
B.CH2Cl-CH=CH2
C.CH3CHCl-CH2Cl
D.CH3-CH2-CH2Cl
24.相对压强的负值为 （ ）。
A.、表压
B.、绝压
C.、真空度
D.、大气压
25.某节点相邻矩阵中第3列没有非零元素,则说明该列对应单元输入()
A.孤立单元，与其它单元无关
B.无法解释
C.输入端单元
D.输出端单元
26.锅炉、压力容器《制造许可证》的有效期为()。
A.1年
B.2年
C.3年
D.4年
27.在剧烈循环条件下,法兰连接用的螺栓或双头螺栓应采用( )材料。
A.中碳钢
B.耐蚀铸铁
C.低合金结构钢
D.合金钢
28.化学工程是过程系统工程的()
A.研究工具
B.服务和研究对象
C.优化手段
D.实施方法
29.以下物质的物质的量最大的是()。
A.、4克氢氧化钠
B.、标况下11.2升水蒸气
C.、含6.03×1023个氧原子的过氧化钠
D.、1mol甲烷
30.在对氮气的物理性质的描述中，不正确的是()。
A.无色、无味
B.微溶于水
C.比空气略轻
D.有剧毒
二、多选题 (共 10 道试题,共 20 分)
31.关于金属表面预处理质量等级的说法中,符合规范的有()。
A.手工除锈分
B.动力工具除锈分为三级
C.喷射除锈分为四级
D.火焰除锈质量等级为Pi
E.化学除锈质量等级为Fl
32.焊接过程中，焊接区内充满大量气体，不断地与熔化金属发生冶金反应，其中对焊缝影响最大的是（ ）。
A.CO2
B.、O2
C.、CO
D.、H2
E.、N2
33.热负荷单位是( )。
A.、kJ/h
B.、W
C.、kJ
D.、kJ/kg
34.以下属于化学反应速率的影响因素的是()。
A.浓度
B.压强
C.温度
D.催化剂
35.法兰型阀门安装前,应按要求进行()等工作。
A.核对型号
B..复核重量
C.试压
D.确定安装方向
E.将阀门置于开启状态
36.保冷结构中的绝热层厚度需根据( )来确定。
A.热平衡计算
B.、防腐蚀要求
C.、防结露要求
D.、强度计算
E.、经济性要求
37.焊接过程中,焊接区内充满大量气体,不断地与熔化金属发生冶金反应,其中对焊缝影响最大的是( )。
A.CO2
B.、O2
C.、CO
D.、H2
E.、N2
38.强化传热的途径有()。
A.防止设备结垢
B.增大总传热系数
C.增大平均温差
D.增大传热面积
39.下列过程属于传质过程的是()。
A.吸收
B.干燥
C.萃取
D.过滤
40.下列可导致雾沫夹带量大的因素是()。
A.空塔气速低
B.空塔气速高
C.塔板间距大
D.塔板间距小
三、判断题 (共 10 道试题,共 20 分)
41.塔的最大质量出现在其水压试验时
42.设计型模型的特征就是能够自动调整某一输入变量,使模型输出结果的某参数满足规定的要求。()
43.固定床按气体流动方向,可以分为轴向和径向反应器。
44.返混是指不同年龄粒子之间的混合。
45.热量由高温物体向低温物体转移过程，称之为热量传递过程。
46.对一个过程进行模拟就是列出其模型方程组,并对方程组进行求解。()
47.摩擦系数λ与流体流动状态和管壁的粗糙程度有关。（）
48.管路的总阻力为各段直管阻力与各个局部阻力的总和，也就是流体流过该管路时的损失压头。（）
49.最佳温度曲线是指不同转化率下的最佳温度所形成的曲线。
50.氨气在空气中的爆炸极限15％～28％。（）
