《化工原理》考试大纲
(Unit Operations of Chemical Engineering)
一、课程名称及对象
名称：化工原理(含实验)
对象：化工类专业硕士研究生入学考试用
二、理论部分
第一章 流体流动
1.流体流动概述与流体静力学
流体流动及输送问题;流体流动的考察方法;定态流动与非定态流动;流体流动的作用力;牛顿粘性定律;流体的物性;压强特性及表示方法;静力学方程及应用;液柱压差计。
2. 流体流动的守恒原理
流量与流速的定义;流体流动的质量守恒;流体流动的机械能守恒;柏努利方程及应用;动量守恒原理及应用。
3.流体流动的内部结构与阻力计算
雷诺实验;两种流动型态及判据;层流与湍流的特征;管流剪应力分布和速度分布;边界层概念;边界层分离现象;直管阻力;层流阻力;摩擦系数;湍流阻力——量纲分析法;当量的概念(当量直径，当量长度);局部阻力;流动总阻力计算。
4. 管路计算与流量测量
简单管路计算：管路设计型计算特点及方法、管路操作型计算特点及方法;复杂管路的特点及计算方法;流动阻力对管内流动的影响;孔板流量计、文丘里流量计及转子流量计的测量原理和计算方法。
第二章 流体输送机械
1.离心泵
流体输送机械分类;管路特性方程;带泵管路的分析方法——过程分解法;离心泵工作原理与主要部件;气缚现象;理论压头及分析;性能参数与特性曲线;工作点和流量调节;泵组合操作及选择原则;安装高度与汽蚀现象;离心泵操作与选型。
2.其它类型泵与气体输送机械
正位移泵工作原理与结构、性能参数与流量调节(往复泵、旋转泵等);旋涡泵的结构、工作原理及流量调节;气体输送机械分类;离心式通风机工作原理、性能参数与计算;罗茨鼓风机、真空泵、离心压缩机与往复压缩机。
第三章流体通过颗粒层的流动
非均相分离概论;颗粒床层的特性;流体通过颗粒层的压降——数学模型法;过滤原理与设备;过滤速率、推动力和阻力的概念——过滤速率工程处理方法;过滤基本方程及应用;过滤常数;恒压过滤与恒速过滤;板框过滤机性能分析与计算;加压叶滤机性能分析与计算;回转真空过滤机性能分析与计算;加快过滤速率的途径。
第四章 颗粒的沉降与流态化
沉降原理;流体对颗粒运动的阻力;球形颗粒的曳力系数与斯托克斯定律;自由沉降过程;重力沉降速度;重力沉降设备(降尘室性能分析);离心沉降速度;离心沉降设备(旋风分离器性能分析);固体流态化概念;散式流态化与聚式流态化;流化曲线与流化床特征;起始流化速度与带出速度;流化床操作及其强化。
第五章 传热
1.热传导
傅立叶定律;导热系数及影响因素;一维定态热传导计算(单层与多层平壁、单层与多层圆筒壁)。
2.对流传热
对流传热过程分析;牛顿冷却定律;对流传热系数及其影响因素;无相变对流传热系数经验关联式的建立;准数方程与准数的物理意义;管内强制对流传热、管外强制对流传热、自然对流传热、蒸汽冷凝传热、液体沸腾传热。
3. 热辐射
物体的辐射能力;斯蒂芬-波尔兹曼定律;克希霍夫定律;两灰体间的辐射传热。
4. 传热过程的计算
间壁换热过程;热量衡算式及总传热速率方程;总传热系数计算、热阻及传热平均温度差——传热速率的工程处理方法;污垢热阻;壁温的计算;传热设计型问题的参数选择和计算方法;传热操作型问题的分析和计算方法(传热效率及传热单元数)。
5. 换热器
间壁式换热器类型、结构及应用;列管式换热器的设计与选用;换热器的强化及其它类型。
第六章 气体吸收
1. 气体吸收概述与气液相平衡
吸收依据;吸收目的;吸收过程的工业实施;吸收与解吸的特征;吸收过程的分类;吸收剂的选择;吸收过程的经济性;气体在液体中的溶解度;亨利定律;温度、压力对相平衡的影响;相平衡与吸收过程的关系。
2. 扩散与单相传质
分子扩散与费克定律;气相和液相中的分子扩散(等摩尔反向扩散、单向扩散);扩散系数及其影响因素;涡流扩散与对流传质;相内传质速率方程与传质分系数。
3. 相际传质
双膜理论;相际传质速率方程与总传质系数;传质推动力与传质系数的关系——传质速率的工程处理方法;吸收过程传质阻力分析及控制质阻。
4. 低浓度气体吸收(解吸)的计算
低浓度气体吸收的假定;物料衡算与操作线方程;传质速率与填料层高度的计算;传质单元数与传质单元高度——过程分解法;传质单元数的计算;吸收塔的设计型计算(吸收过程设计中参数的选择;最小液气比;塔内返混的影响);吸收塔的操作型计算(计算方法及吸收过程的强化);吸收与解吸过程的对比分析;板式吸收塔计算。
第七章 液体精馏
1. 液体蒸馏概述与二元物系的气液相平衡
蒸馏依据;蒸馏目的;蒸馏过程的工业实施;蒸馏操作的经济性;理想溶液的气液相平衡;拉乌尔定律、相图及相平衡曲线;泡点及露点的计算;相对挥发度;非理想溶液的气液平衡。
2. 平衡蒸馏与简单蒸馏
平衡蒸馏;简单蒸馏;平衡蒸馏与简单蒸馏的比较。
3. 精馏
精馏原理;全塔物料衡算;恒摩尔流假定;理论板及板效率;加料板过程分析;精馏段与提馏段操作方程。
4. 双组分精馏的设计型计算和操作型计算
理论塔板的逐板计算法及图解法;回流比影响及选择;全回流及最少理论板数;最小回流比;进料热状况影响及选择;双组分精馏过程的其它类型;实际塔板与全塔效率;填料精馏塔计算;操作参数对精馏过程的影响;精馏塔的温度分布与灵敏板。
5. 间歇精馏与特殊精馏
间歇精馏的特点;恒回流比操作与恒馏出液组成操作;恒沸精馏的原理及应用;萃取精馏的原理及应用;恒沸精馏与萃取精馏的比较。
第八章 气液传质设备
气液传质过程对塔设备的一般要求;塔设备类型及特点;板式塔的设计意图;板式塔的结构;板上气液接触状态;塔板水力学性能和不正常操作现象;塔板负荷性能图;板式塔的效率;评价板式塔的性能指标;常见塔板型式及特点;筛板塔工艺计算内容;填料塔结构;填料种类及特性;气液两相在填料塔内的流动;填料塔压降与空塔气速的关系;最小喷淋密度;填料塔工艺计算方法;填料塔内的传质。
第九章 液液萃取
液液萃取过程;三角形相图及性质;物料衡算与杠杆定律;部分互溶物系的相平衡;分配系数与选择性系数;单级萃取;多级错流萃取;多级逆流萃取;萃取设备。
第十章 固体干燥
1. 物料的去湿方法;干燥过程的分类;干燥操作的经济性;湿空气的性质及计算;空气的湿度图及应用;湿空气状态的变化过程;水分在气固两相间的平衡(结合水分与非结合水分，平衡水分与自由水分)
2.干燥速率与干燥过程的计算
恒定干燥条件下的干燥速率;干燥曲线与干燥速率曲线;干燥机理;间歇干燥过程的计算;连续干燥过程的特点;连续干燥过程的物料衡算、热量衡算及干燥器的热效率。
3.干燥设备
工业常用的干燥器;干燥器的性能要求与选型原则。
三、实验部分
1. 流体流动阻力的测定
2. 离心泵性能实验
3. 传热膜系数测定实验
4. 氧解吸实验
5. 精馏实验
6. 干燥实验
四、参考书
1.《化工原理》(上、下册)(第三版)，陈敏恒等编. 北京：化学工业出版社，2006
2.《化工原理学习指导》，丁忠伟等编.北京：化学工业出版社，2006
3.《化工原理实验》，杨祖荣等编.北京：化学工业出版社，2004
4.《化工原理》(第二版)，杨祖荣等编.北京：化学工业出版社，2009
5.《化工原理》(上、下册) ，谭天恩等编.北京：化学工业出版社，1990
6.《化工原理详解与应用》，丛德滋等编.北京：化学工业出版社，2002
7.《化工原理课程学习指导》，柴诚敬等编.天津：天津大学出版社，2002
8. 《Unit Operations of Chemical Engineering》(第六版，英文影印版)，McCabe W.L.北京：化学工业出版社，2002
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