本科《化工过程分析与合成》复习题.doc

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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/B

C21

0.2713

（B,C）

B/C

C22

0.8521

（C,D）

C/D

C23

0.6932

（D,E）

D/E

C24

1.1254

（A,B,C）

A/BC

C31

1.0256

AB/C

C32

0.6532

（B,C,D）

B/CD

C33

0.5698

BC/D

C34

1.1254

（C,D,E）

C/DE

C35

0.8752

CD/E

C36

1.7456

（A,B,C,D）

A/BCD

C41

0.4698

AB/CD

C42

1.3254

ABC/D

C43

0.8975

（B,C,D,E）

B/CDE

C44

0.9865

BC/DE

C45

1.2354

BCD/E

C46

2.1253

（A,B,C,D,E）

A/BCDE

C51

1.1453

AB/CDE

C52

1.6538

ABC/DE

C53

0.7895

ABCD/E

C54

2.6589