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
中国石油大学（北京）网络与继续教育学院
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、
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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