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1、名词解释1.化工过程开发：化工过程开发是指从实验室研究成果(新产品、新工艺等)过渡到实现工业化的科学技术活动。2.中间工厂试验：简称‘中试’，它是将实验室研究成果放大成生产规模之前的一种过渡性试验。目前，即使可以采用数学模拟法进行开发放大也仍然需要用中试来检验数学模型，所以中间工厂试验还不能从化工过程开发步骤中省去。3.生命周期：有两种含义，其一是指技术方案实施投产后，生产装置腐蚀磨损导致报废所经历的时间(自然磨损期)；另一是指开发项目采用的生产技术或生产的产品随着时间的推移逐渐陈旧而被新技术或新产品取代，致使该工艺技术或产品失去竞争能力而被淘汰的时间(精神磨损期)。4.价值标准：通常是从社会、经济、技术和生态环境等方面预测方案实施后所产生的效果，而提出的一个具有可比性和比较客观的标准。5.直观判断法：直观判断法是一种以“分数”为尺度对项目进行评估的一种定量的评价方法。该法首先应根据评价对象的特点列出评价内容，然后对每项内容订出评价等级，并人为地确定每一等级的分数。评价时，根据评价内容记分，以得分的多少定优劣。6.化工过程设计：即化工装置设计。所谓化工装置就是由各种单元设备以系统的、合理的方式组合起来的整体。它根据现有的原料和公用工程条件，通过最经济和安全的途径，生产符合一定质量要求的产品。7.模型试验：是一种对研究对象进行间接研究的试验方法。必须建立模仿研究对象、并与研究对象相似或等效的模型。由模型试验取得的试验数据，经过一定的转换方法，即可转变为反映研究对象某些本质特征的数据。8.价值标准：通常是从社会、经济、技术和生态环境等方面预测方案实施后所产生的效果，而提出的一个具有可比性和比较客观的标准。9.生命周期：有两种含义，其一是指技术方案实施投产后，生产装置腐蚀磨损导致报废所经历的时间(自然磨损期)；另一是指开发项目采用的生产技术或生产的产品随着时间的推移逐渐陈旧而被新技术或新产品取代，致使该工艺技术或产品失去竞争能力而被淘汰的时间(精神磨损期)。10.专家评价法：专家评价法是依赖专家的知识和经验对开发项目进行评价的一种经验判断方法。一般有函询和专家会议两种方式。其中函询是将有关技术开发方案的资科分送专家审查，请他们提出评价意见，而专家会议则是召集有关专家开会审查技术开发方案。如“论证会”、“评估会”、“鉴定会”等等。无论那种方式，都必须综合专家怠见，作出综合评价结论并形成文件。这种评价结论通常是定性的，但确切提出肯定或否定意见可以作为决策依据。2、简答题1.中试的内容和任务：中试的内容和任务随着研究对象和采用的开发放大方法以及对于试验的要求不同而有差别，但归纳起来主要有以下几项：①检验小试确定的工艺方法和工艺条件，以及工艺系统连续运转的可靠性；②考察放大效应，寻找其产生的原因和消除的办法；③检验数学模型与实际过程的等效性；④考察物料对于设备材质的腐蚀作用；⑤考察工艺过程中微量杂质积累对于过程以及最终产品质量的影响；⑥提供一定量的产品供进一步加工应用考察；⑦考察工艺过程中产生的“三废”情况，寻找综合治理的方法。2．相似定理内容解决模型试验数据转换为原型数据的相似定理有三个定理：①相似第一定理：凡彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准数。此定理也称为“相似正定理”。在模型试验中所测取的数据为相似准数的数值，而相似准数是由若干个单值条件物理量组合的一个无因次数群。利用相似准数进行模型试验，其变量数目比单值条件少，也可以反映各种单值条件之间的相互关系，为模型试验提供了方便。②相似第二定理：凡具有同一特征的现象，单值条件彼此相似，且由单值条件所组成的相似准数数值相等，则现象必定相似。此定理又称为“相似逆定理”，它说明模型试验应满足哪些条件才能位模型研究的对象与原型相似。③相似第三定理：当一个现象由n个物理量的函数关系来表示，而且这些物理量中包含有m个量纲，则应有n-m个相似准数。根据这一定理，可以通过模型试验建立由相似准数组成的定量函数关系，这种准数函数式即为模拟放大设汁方程，可以用来进行放大设计计算。3.化工工程开发的特点(1)原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性：化学工业可从不同原料出发制造同一产品，也可用同一原料制造许多不同产品。同一原料制造同一产品还可采用许多不同的生产路线。一个产品有不同的用途，而不同产品有时却可有同一用途。一种产品往往又是生产别种产品的原料、辅助材料或中间体。这些关系错综复杂，因原料来源、技术、设备和市场等方面的变化，既要互相适应，又有很大的选择余地。(2)化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用：化学反应伴随能量的变化，吸热或放热。化工生产能耗多，节能潜力大。如：换热器设计，传热面积与传热温差的关系，提高能量利用效率。(3)环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题。(4)在化工过程开发中技术经济观点十分重要4、逐级放大法的特征从以上研究方法的讨论可见，逐级经验放大法具有如下特征：（1）只综合考察输入变量和输出结果的关系，来分解过程，不能深入研究过程的内在规律：无论设备选型和操作条件优化，还是设备的模拟放大试验所考察的只是结构变量、操作变量和几何变量等外部输入条件和试验结果的关系。这种研究方法是一种综合考察，不能反映过程的内在规律。（2）试验步骤由人为规定，并非科学合理的研究程序：逐级经验放大法的试验步骤依次为结构变量试验，操作变量试验和几何变量试验这一研究程序是人为地将三种相互影响的变量分割开来，忽略了它们之间的相互联系，不免产生前后步骤试验结果相互矛盾的现象。（3）.放大是根据试验结果外推，并不一定可靠：在化工过程开发研究的各种规律中，大多呈非线性关系或者只在一定的范围内接近线性关系，如果不分对象一律当成线性规律放大，就不免使放大造成偏差，正因为如此，逐级经验放大法才需要多级模拟、缩小放大倍数、提高外推的准确性。但放大级数增多，必然增加开发费用和延长开发周期。5.技术经济评价方法专家评价法、直观判断法、经济评估法和价值工程评价法6.化工工程开发的特点(1)原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性：化学工业可从不同原料出发制造同一产品，也可用同一原料制造许多不同产品。同一原料制造同一产品还可采用许多不同的生产路线。一个产品有不同的用途，而不同产品有时却可有同一用途。一种产品往往又是生产别种产品的原料、辅助材料或中间体。这些关系错综复杂，因原料来源、技术、设备和市场等方面的变化，既要互相适应，又有很大的选择余地。(2)化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用：化学反应伴随能量的变化，吸热或放热。化工生产能耗多，节能潜力大。如：换热器设计，传热面积与传热温差的关系，提高能量利用效率。(3)环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题。(4)在化工过程开发中技术经济观点十分重要7.中试的内容和任务：中试的内容和任务随着研究对象和采用的开发放大方法以及对于试验的要求不同而有差别，但归纳起来主要有以下几项：①检验小试确定的工艺方法和工艺条件，以及工艺系统连续运转的可靠性；②考察放大效应，寻找其产生的原因和消除的办法；③检验数学模型与实际过程的等效性；④考察物料对于设备材质的腐蚀作用；⑤考察工艺过程中微量杂质积累对于过程以及最终产品质量的影响；⑥提供一定量的产品供进一步加工应用考察；⑦考察工艺过程中产生的“三废”情况，寻找综合治理的方法。8．相似定理内容解决模型试验数据转换为原型数据的相似定理有三个定理：①相似第一定理：凡彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准数。此定理也称为“相似正定理”。在模型试验中所测取的数据为相似准数的数值，而相似准数是由若干个单值条件物理量组合的一个无因次数群。利用相似准数进行模型试验，其变量数目比单值条件少，也可以反映各种单值条件之间的相互关系，为模型试验提供了方便。②相似第二定理：凡具有同一特征的现象，单值条件彼此相似，且由单值条件所组成的相似准数数值相等，则现象必定相似。此定理又称为“相似逆定理”，它说明模型试验应满足哪些条件才能位模型研究的对象与原型相似。③相似第三定理：当一个现象由n个物理量的函数关系来表示，而且这些物理量中包含有m个量纲，则应有n-m个相似准数。根据这一定理，可以通过模型试验建立由相似准数组成的定量函数关系，这种准数函数式即为模拟放大设汁方程，可以用来进行放大设计计算。9.逐级经验放大法的研究步骤逐级经验放大法的研究方法则主要是通过试验来取得设备选型，条件优化和设备放大的信息和结论。一般按以下步骤进行：1．设备选型设备选型通常都以小试验的方式进行。因为过程开发初期，技术方案尚未确，不可能花费大量投资建立各种型式的大型设备作设备型式的筛选试验。例如化学反应器选型是采用不同型式和结构的小型反应器，在实验室对所开发的反应过程进行试验研究。从试验结果的优劣，即可确定量佳型式的反应器。这种试验考察的因素仅仅是设备的型式和结构，故为结构变量试验。2．优化工艺条件优化工艺条件的试验研究，应在设备选型试验之后进行，如果设备型式未定，则条件优化将无意义。这种试验仍然可以在设备选型所确定的小型试验设备内进行。试验考察的因素是各种工艺条件，并从不同操作条件的试验结果对比中筛选出最佳工艺条件。由于试验仅仅改变工艺操作条件故为操作变量试验。3．反应嚣放大反应器放大的试验研究是采用建立模型装置的方式进行逐级放大，每放大一级都必须重复前一级试验确定的条件考察放大效应，并取得设备放大的有关判据或数据。这种试验所考察的因索是设备几何尺寸改变以后对于过程结果产生的影响，故为几何变量试验。通过以上三种独立的变量试验基本上可以取得化工过程开发所需要的设备型式，最佳工艺条件，以及放大设计的判据和数据等信息和资料，为建立生产装置提供了比较可靠的依据。10.技术经济评价内容化工过程开发项目的评价内容主要有以下几个方面：技术评价、经济评价、社会评价、生态环境评价、原料、能源和水源评价和市场评价。3、分析题1.给出下列试验的自由度进行分析，并给出表头设计：A、B、C、D为二水平因素，同时考察交互作用A×B，A×C。下表为L8(27)的交互作用表。列号1234567(1)325476(2)16745(3)7654(4)123(5)32(6)1答案：表头设计ABA×BCA×CD列号12345672.有一化学反应，需考察4个试验因素的影响：反应物1（因素A）和反应物2（因素B）的投入量、反应温度C、反应时间D，并设各条件均为2个水平。采用正交试验方法进行研究，其结果见下表。试对最佳反应条件和交互作用的影响。因素ABA×BCA×CB×CD结果列号1234567产率1111111156.52111222278.93122112257.24122221161.85212121288.96212212193.57221122169.98221211292.3答案：最佳反应条件：A2B1C2D2交互作用：A与B存在交互作用3.利用量纲分析法对影响搅拌釜式液体混合器混合效果的因素进行分析，并给出相似准数的型式。提示：搅拌式混合器的混合效果可由表示为使系统内液体物料流动与混合达到一定工艺要求所需的功率N，其取决于搅拌浆的叶轮直径D和转速n，液体的密度ρ和粘度μ，重力加速度g，以及槽径T、槽中液体深度H，挡板数目、大小和位置等等。由于标准构型搅拌器规定了各种尺寸都与叶轮直径成一定比例，如图所示。在考虑相似条件时，将这些比值定为形状因素放在准数方程的系数中暂不作考虑，则功率N的函数关系为：gDnfN,,,,答案：准数共三个，其中一种型式为：yxgDnnDKDnN2253，只要分析正确，获得其他型式的准数也是正确的。5.利用量纲分析法对液体在光滑圆管中的流动阻力进行分析（不考虑入口效应的影响），并给出相似准数型式。答案：