本科化工过程分析与合成复习题.docx

化工系统工程课程作业

1、请分别举例说明树结构流程和再循环结构流程。请举例说明过程拓扑的意义、步骤。
2、系统工程的基本思想？化工过程系统工程学科产生的基础？为什么说它是一门综合性学科？人们对化工过程的认识经历了哪三次飞跃？
3、请简述过程系统合成的定义及理想过程系统应具备的条件。
4、请写出下面流程的回路矩阵。

五，请写出下面流程的回路矩阵，并用U–G断裂法找出将下面流程所有循环回路打开的最优断裂组，各流股的权重Wj（j=1,2,3,4,5,6,7,8）分别为2,9,3,6,4,1,2,3。

6、最优化目的、意义？最优化方法的内容？求解最优化问题的方法有那些？

7、用进退算法求下列一元函数的极小值所在区间。
F(x)=(x-3)x2
从X0=1出发,以h=1为步长，确定初始区间。
8、用串联加热器加热某气体，要求的参数如下：

212℃蒸汽350℃蒸汽

50000kg/h气体
70℃t℃300℃

212℃水350℃水
建立该问题的数学模型，并用黄金分割法求使总费用最小时气体离开加热器一、进入加热器二的温度（要求：Ln/L0=1/10）。
设备年工作时间：8000小时/年
待加热气体的比热：0.25kJ/(kg.℃)
212℃蒸汽费用：0.2×10-6元/kJ
350℃蒸汽费用：0.4×10-6元/kJ
换热器总传热系数(两换热器相同)：8kJ/(m2.h.℃)费用：1元/(m2.年)
气体输送费用：0.344元/(m2.年)
9、用黄金分割法求下面问题的最优解，要求将搜索区间缩短5倍，并给出所需计算函数值的次数n为多少？区间缩短率为多大？（20分）
minf(x)=e–x+x2
S.t.–2≤x≤3
10、求下面函数的梯度和Hesse矩阵
（1）f(x)=x12+2x22+3x32-4x1x3
（2）f(x)=3x1x22+ex1x2
11、判断下面函数是否存在极值？若存在，请给出极值点和极值。
（1）、（a>0,b>0,c>0,d>0）
（2）、
12、请用梯度法求解下面问题的最优解。(迭代三次，并验证相临两次搜索方向相互垂直)
minf(x)=60-10x1-4x2+x12+x22-x1x2
初始点x（０）=[0,0]T
十三、用lagrange乘子法求解
Minf(x)=60-10x1-4x2+x12+x22-x1x2
s.t.h(xi)=x1+x2-8=0
十四、用罚函数法求下面最优化问题的解。
Minf(x)=(x1-4)2+(x2-2)2

s.t.h(xi)=x1+x2-5=0

15、用F-R共轭梯度法，求下面最优化问题的解。

16、用变量轮换法求下面最优化问题的解
maxY=3+6X1+7X2-7X12+2X1X2-16X22
初始点x(0)=[1.2,-0.2]T，ξ=0.1

17、用梯度法求函数
的极小点和极小值；ξ=0.1，初始点取为；

十八，某换热系统，包含的工艺物流为两个冷物流和两个热物流，相关数据见表。指定冷、热物流间的允许最小传热温差ΔTmin=20℃，采用问题表格法确定夹点位置，并采用夹点设计法对物流进行分割与匹配，画出一种可行的设计结果（不需要进行调优）。

19、精馏序列综合的意义？请说明精馏序列的综合方法有哪些？
二十、将下列方程转化为线性规划数学模型的标准形式。

s.t.

二十一、已知如图所示一神经网络，根据智能模型法列出各层数学模型。
x1
x2
x3
1
2
3
1
2
1
2
1
2
3
4
y1
y2
层数
1
2
3
4
输出
[Oj]1
[Oj]2
[Oj]3
[Oj]4=yj
第1层

二十二、由丙烷(A)、异丁烷(B)、正丁烷(C)、异戊烷(D)、正戊烷(E)五个组分组成的轻烃混合物进料，用简单锐分离器进行分离，通过过程模拟已得出所有20个不同分离器的费用，如下表所示。根据已知条件填表，得出最优序列的年总费用，并画出最优分离序列。
子物流组切割点完成该切割分离器费用/(×105元/年)包括子序列的分离总费用/(×105元/年)子物流组分离费用最小值/(×105元/年)(A,B)A/BC21
0.2713(B,C)B/CC22
0.8521(C,D)C/DC23
0.6932(D,E)D/EC24
1.1254(A,B,C)A/BCC31
1.0256AB/CC32
0.6532(B,C,D)B/CDC33
0.5698BC/DC34
1.1254(C,D,E)C/DEC35
0.8752CD/EC36
1.7456(A,B,C,D)A/BCDC41
0.4698AB/CDC42
1.3254ABC/DC43
0.8975(B,C,D,E)B/CDEC44
0.9865BC/DEC45
1.23