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流體輸送機械分類;管路特性方程;帶泵管路的分析方法——過程分解法;離心泵工作原理與主要部件;氣縛現象;理論壓頭及分析;性能參數與特性曲線;工作點和流量調節;泵組合操作及選擇原則;安裝高度與汽蝕現象;離心泵操作與選型。
正位移泵工作原理與結構、性能參數與流量調節(往復泵、旋轉泵等);旋渦泵的結構、工作原理及流量調節;氣體輸送機械分類;離心式通風機工作原理、性能參數與計算;羅茨鼓風機、真空泵、離心壓縮機與往復壓縮機。非均相分離概論;顆粒床層的特性;流體通過顆粒層的壓降——數學模型法;過濾原理與設備;過濾速率、推動力和阻力的概念——過濾速率工程處理方法;過濾基本方程及應用;過濾常數;恆壓過濾與恆速過濾;板框過濾機性能分析與計算;加壓葉濾機性能分析與計算;迴轉真空過濾機性能分析與計算;加快過濾速率的途徑。沉降原理;流體對顆粒運動的阻力;球形顆粒的曳力係數與斯託克斯定律;自由沉降過程;重力沉降速度;重力沉降設備(降塵室性能分析);離心沉降速度;離心沉降設備(旋風分離器性能分析);固體流態化概念;散式流態化與聚式流態化;流化曲線與流化床特徵;起始流化速度與帶出速度;流化床操作及其強化。傅立葉定律;導熱係數及影響因素;一維定態熱傳導計算(單層與多層平壁、單層與多層圓筒壁)。對流傳熱過程分析;牛頓冷卻定律;對流傳熱係數及其影響因素;無相變對流傳熱係數經驗關聯式的建立;準數方程與準數的物理意義;管內強制對流傳熱、管外強制對流傳熱、自然對流傳熱、蒸汽冷凝傳熱、液體沸騰傳熱。物體的輻射能力;史蒂芬-波爾茲曼定律;克希霍夫定律;兩灰體間的輻射傳熱。間壁換熱過程;熱量衡算式及總傳熱速率方程;總傳熱係數計算、熱阻及傳熱平均溫度差——傳熱速率的工程處理方法;汙垢熱阻;壁溫的計算;傳熱設計型問題的參數選擇和計算方法;傳熱操作型問題的分析和計算方法(傳熱效率及傳熱單元數)。間壁式換熱器類型、結構及應用;列管式換熱器的設計與選用;換熱器的強化及其它類型。 吸收依據;吸收目的;吸收過程的工業實施;吸收與解吸的特徵;吸收過程的分類;吸收劑的選擇;吸收過程的經濟性;氣體在液體中的溶解度;亨利定律;溫度、壓力對相平衡的影響;相平衡與吸收過程的關係。 分子擴散與費克定律;氣相和液相中的分子擴散(等摩爾反向擴散、單向擴散);擴散係數及其影響因素;渦流擴散與對流傳質;相內傳質速率方程與傳質分係數。雙膜理論;相際傳質速率方程與總傳質係數;傳質推動力與傳質係數的關係——傳質速率的工程處理方法;吸收過程傳質阻力分析及控制質阻。低濃度氣體吸收的假定;物料衡算與操作線方程;傳質速率與填料層高度的計算;傳質單元數與傳質單元高度——過程分解法;傳質單元數的計算;吸收塔的設計型計算(吸收過程設計中參數的選擇;最小液氣比;塔內返混的影響);吸收塔的操作型計算(計算方法及吸收過程的強化);吸收與解吸過程的對比分析;板式吸收塔計算。蒸餾依據;蒸餾目的;蒸餾過程的工業實施;蒸餾操作的經濟性;理想溶液的氣液相平衡;拉烏爾定律、相圖及相平衡曲線;泡點及露點的計算;相對揮發度;非理想溶液的氣液平衡。 精餾原理;全塔物料衡算;恆摩爾流假定;理論板及板效率;加料板過程分析;精餾段與提餾段操作方程。理論塔板的逐板計算法及圖解法;回流比影響及選擇;全回流及最少理論板數;最小回流比;進料熱狀況影響及選擇;雙組分精餾過程的其它類型;實際塔板與全塔效率;填料精餾塔計算;操作參數對精餾過程的影響;精餾塔的溫度分布與靈敏板。間歇精餾的特點;恆回流比操作與恆餾出液組成操作;恆沸精餾的原理及應用;萃取精餾的原理及應用;恆沸精餾與萃取精餾的比較。氣液傳質過程對塔設備的一般要求;塔設備類型及特點;板式塔的設計意圖;板式塔的結構;板上氣液接觸狀態;塔板水力學性能和不正常操作現象;塔板負荷性能圖;板式塔的效率;評價板式塔的性能指標;常見塔板型式及特點;篩板塔工藝計算內容;填料塔結構;填料種類及特性;氣液兩相在填料塔內的流動;填料塔壓降與空塔氣速的關係;最小噴淋密度;填料塔工藝計算方法;填料塔內的傳質。液液萃取過程;三角形相圖及性質;物料衡算與槓桿定律;部分互溶物系的相平衡;分配係數與選擇性係數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取設備。1. 物料的去溼方法;乾燥過程的分類;乾燥操作的經濟性;溼空氣的性質及計算;空氣的溼度圖及應用;溼空氣狀態的變化過程;水分在氣固兩相間的平衡(結合水分與非結合水分,平衡水分與自由水分) 恆定乾燥條件下的乾燥速率;乾燥曲線與乾燥速率曲線;乾燥機理;間歇乾燥過程的計算;連續乾燥過程的特點;連續乾燥過程的物料衡算、熱量衡算及乾燥器的熱效率。1.《化工原理》(上、下冊),丁忠偉,劉麗英,劉偉. 北京:高等教育出版社,20142.《化工原理學習指導》(第二版),丁忠偉等編.北京:化學工業出版社,20143.《化工原理實驗》(第二版),楊祖榮等編.北京:化學工業出版社,20144.《化工原理》(第三版),楊祖榮等編.北京:化學工業出版社,20145.《化工原理》(第三版),陳敏恆等編.北京:化學工業出版社,2006第一部分《化工原理》考試大綱
一.適用的招生專業
化學工程與技術:化學工藝、化學工程、工業催化。
二.考試的基本要求
1.掌握的內容
流體的密度和粘度的定義、單位及影響因素,壓力的定義、表示法及單位換算;流體靜力學方程、連續性方程、柏努利方程及其應用;流動型態及其判據,雷諾準數的物理意義及計算;流體在管內流動的機械能損失計算;簡單管路的計算;離心泵的工作原理、性能參數、特性曲線,泵的工作點及流量調節,泵的安裝及使用等。
非均相混合物的重力沉降與離心沉降基本計算公式;過濾的機理和基本方程式。
熱傳導、熱對流、熱輻射的傳熱特點;傳導傳熱基本方程式及在平壁和圓筒壁定態熱傳導過程中的應用;對流傳熱基本原理與對流傳熱係數,流體在圓形直管內強制湍流時對流傳熱係數關聯式及其應用;總傳熱過程的計算;管式換熱器的結構和傳熱計算。
相組成的表示法及換算;氣體在液體中溶解度,亨利定律各種表達式及相互間的關係;相平衡的應用;分子擴散、菲克定律及其在等分子反向擴散和單向擴散的應用;對流傳質概念;雙膜理論要點;吸收的物料衡算、操作線方程及圖示方法;最小液氣比概念及吸收劑用量的確定;填料層高度的計算,傳質單元高度與傳質單元數的定義、物理意義,傳質單元數的計算(平推動力法和吸收因數法);吸收塔的設計計算。
雙組分理想物系的氣液相平衡關係及相圖表示;精餾原理及精餾過程分析;雙組分連續精餾塔的計算(包括物料衡算、操作線方程、q線方程、進料熱狀況參數q的計算、回流比確定、求算理論板層數等);板式塔的結構及氣液流動方式、板式塔非理想流動及不正常操作現象、全塔效率和單板效率、塔高及塔徑計算。
溼空氣的性質及計算;溼空氣的焓溼圖及應用;乾燥過程的物料衡算和熱量衡算;恆速乾燥階段與降速乾燥階段的特點;物料中所含水分的性質。
液液萃取過程;三角形相圖及性質。
柏努利演示實驗;雷諾演示實驗;流體阻力實驗;離心泵性能實驗;精餾實驗;吸收(解吸)實驗。
基本結構與計
基本結構與計
基本結構與計
基本結構與計
2.熟悉的內容
層流與湍流的特徵;複雜管路計算要點;測速管、孔板流量計及轉子流量計的工作原理、基本結構與計算;往復泵的工作原理及正位移特性;離心通風機的性能參數、特性曲線。
沉降區域的劃分;降塵室生產能力的計算。
有相變對流傳熱過程及影響因素;複雜流動的平均溫度差求算;列管式換熱器的設計要點;傳熱過程強化措施。
各種形式的傳質速率方程、傳質係數和傳質推動力的對應關係;各種傳質係數間的關係;氣膜控制與液膜控制;吸收劑的選擇;吸收塔的操作型分析;解吸的特點及計算。
理論板層數簡捷計算法;精餾裝置的熱量衡算;平衡蒸餾、簡單蒸餾的特點及計算;塔板的主要類型、塔板負荷性能圖的特點及作用。
空氣通過乾燥器時的狀態變化;臨界含水量的含義及影響因素;恆速乾燥階段乾燥時間的計算方法;乾燥過程的強化。
物料衡算與槓桿定律。
3.了解的內容
層流內層與邊界層;其它化工用泵的工作原理及特性;往復壓縮機的工作原理。
降塵室、沉降槽、離心沉降、過濾等設備的構造、原理及選擇; 非均相混合物分離過程的強化。
常用換熱器類型、結構及工作原理;熱輻射基本概念及計算;對流與輻射聯合傳熱。
分子擴散係數及影響因素;塔高計算基本方程的推導。
其它精餾方式的特點;精餾過程的強化及展望。
各種乾燥器的結構及工作原理;乾燥器的設計要點。
部分互溶物系的相平衡;分配係數與選擇性係數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取設備。
三.考試的方法和考試時間
考試為閉卷筆試,可以使用無字典和編程功能的電子計算器;考試時間為1.5小時。
四.考試的主要內容與要求
1、流體流動概述與流體靜力學
流體流動及輸送問題;流體流動的考察方法;定態流動與非定態流動;流體流動的作用力;牛頓粘性定律;流體的物性;壓強特性及表示方法;靜力學方程及應用;液柱壓差計。
2、流體流動的守恆原理
流量與流速的定義;流體流動的質量守恆;流體流動的機械能守恆;柏努利方程及應用;動量守恆原理及應用。
3、流體流動的內部結構與阻力計算
雷諾實驗;兩種流動型態及判據;層流與湍流的特徵;管流剪應力分布和速度分布;邊界層概念;邊界層分離現象;直管阻力;層流阻力;摩擦係數;湍流阻力——因次分析法;當量的概念(當量直徑,當量長度);局部阻力;流動總阻力計算。
4、管路計算與流量測量
簡單管路計算:管路設計型計算特點及方法、管路操作型計算特點及方法;複雜管路的特點及計算方法;流動阻力對管內流動的影響;孔板流量計、文丘裡流量計及轉子流量計的測量原理和計算方法。
5、離心泵
流體輸送機械分類;管路特性方程;帶泵管路的分析方法——過程分解法;離心泵工作原理與主要部件;氣縛現象;理論壓頭及分析;性能參數與特性曲線;工作點和流量調節;泵組合操作及選擇原則;安裝高度與汽蝕現象;離心泵操作與選型。
6、其它類型泵與氣體輸送機械
正位移泵工作原理與結構、性能參數與流量調節(往復泵、旋轉泵等);旋渦泵的結構、工作原理及流量調節;氣體輸送機械分類;離心式通風機工作原理;性能參數與計算;羅茨鼓風機、真空泵、離心壓縮機與往復壓縮機。
7、液體攪拌
攪拌的目的及方法;機械攪拌裝置的基本構件;常用攪拌器的類型及特點;攪拌器的功能;均相液體的混合機理;非均相物系的混合機理;常見攪拌器的性能;強化湍動的措施。
8、流體通過顆粒層的流動
非均相分離概論;顆粒床層的特性;流體通過顆粒層的壓降——數學模型法;過濾原理與設備;過濾速率、推動力和阻力的概念——過濾速率工程處理方法;過濾基本方程及應用;過濾常數;恆壓過濾與恆速過濾;板框過濾機性能分析與計算;加壓葉濾機性能分析與計算;迴轉真空過濾機性能分析與計算;加快過濾速率的途徑。
9、顆粒的沉降與流態化
沉降原理;流體對顆粒運動的阻力;球形顆粒的曳力係數與斯託克斯定律;自由沉降過程;重力沉降速度;重力沉降設備(降塵室性能分析);離心沉降速度;離心沉降設備(旋風分離器性能分析);固體流態化概念;散式流態化與聚式流態化;流化曲線與流化床特徵;起始流化速度與帶出速度;流化床操作及其強化。
10、.傳熱概述與熱傳導
傳熱過程在化工生產中的應用;傳熱的基本方式;工業換熱過程;傳熱速率;傅立葉定律;導熱係數及影響因素;一維定態熱傳導計算(單層與多層平壁、單層與多層圓筒壁)。
11. 對流傳熱
對流傳熱過程分析;牛頓冷卻定律;對流傳熱係數及其影響因素;無相變對流傳熱係數經驗關聯式的建立;準數方程與準數的物理意義;管內強制對流傳熱、管外強制對流傳熱、自然對流傳熱、蒸汽冷凝傳熱、液體沸騰傳熱。
12. 熱輻射
物體的輻射能力;史蒂芬-波爾茲曼定律;克希霍夫定律;兩灰體間的輻射傳熱。
13. 傳熱過程的計算
間壁換熱過程;熱量衡算式及總傳熱速率方程;總傳熱係數計算、熱阻及傳熱平均溫度差——傳熱速率的工程處理方法;汙垢熱阻;壁溫的計算;傳熱設計型問題的參數選擇和計算方法;傳熱操作型問題的分析和計算方法(傳熱效率及傳熱單元數)。
14. 換熱器
間壁式換熱器類型、結構及應用;列管式換熱器的設計與選用;換熱器的強化及其它類型。
15.氣體吸收概述與氣液相平衡
吸收依據;吸收目的;吸收過程的工業實施;吸收與解吸的特徵;吸收過程的分類;吸收劑的選擇;吸收過程的經濟性;氣體在液體中的溶解度;亨利定律;溫度、壓力對相平衡的影響;相平衡與吸收過程的關係。
16.擴散與單相傳質
分子擴散與費克定律;氣相和液相中的分子擴散(等摩爾反向擴散、單相擴散);擴散係數及其影響因素;渦流擴散與對流傳質;相內傳質速率方程與傳質分係數。
17.相際傳質
雙膜理論;相際傳質速率方程與總傳質係數;傳質推動力與傳質係數的關係——傳質速率的工程處理方法;吸收過程傳質阻力分析及控制質阻。
18.低濃度氣體吸收(解吸)的計算
低濃度氣體吸收的假定;物料衡算與操作線方程;傳質速率與填料層高度的計算;傳質單元數與傳質單元高度——過程分解法;傳質單元數的計算;吸收塔的設計型計算(吸收過程設計中參數的選擇;最小液氣比;塔內返混的影響);吸收塔的操作型計算(計算方法及吸收過程的強化);吸收與解吸過程的對比分析;板式吸收塔計算。
19.液體蒸餾概述與二元物系的氣液相平衡
蒸餾依據;蒸餾目的;蒸餾過程的工業實施;蒸餾操作的經濟性;理想溶液的氣液相平衡;拉烏爾定律、相圖及相平衡曲線;泡點及露點的計算;相對揮發度;非理想溶液的氣液平衡。
20.平衡蒸餾與簡單蒸餾
平衡蒸餾;簡單蒸餾;平衡蒸餾與簡單蒸餾的比較。
21.精餾
精餾原理;全塔物料衡算;恆摩爾流假定;理論板及板效率;加料板過程分析;精餾段與提餾段操作方程。
22.雙組分精餾的設計型計算和操作型計算
理論塔板的逐板計算法及圖解法;回流比影響及選擇;全回流及最少理論板數;最小回流比;進料熱狀況影響及選擇;雙組分精餾過程的其它類型;實際塔板與全塔效率;填料精餾塔計算;操作參數對精餾過程的影響;精餾塔的溫度分布與靈敏板。
23.間歇精餾與特殊精餾
間歇精餾的特點;恆回流比操作與恆餾出液組成操作;恆沸精餾的原理及應用;萃取精餾的原理及應用;恆沸精餾與萃取精餾的比較。
24.氣液傳質設備
氣液傳質過程對塔設備的一般要求;塔設備類型及特點;板式塔的設計意圖;板式塔的結構;板上氣液接觸狀態;塔板水力學性能和不正常操作現象;塔板負荷性能圖;板式塔的效率;評價板式塔的性能指標;常見塔板型式及特點;篩板塔工藝計算內容;填料塔結構;填料種類及特性;氣液兩相在填料塔內的流動;填料塔壓降與空塔氣速的關係;最小噴淋密度;填料塔工藝計算方法;填料塔內的傳質。
25. 液液萃取
液液萃取過程;三角形相圖及性質;物料衡算與槓桿定律;部分互溶物系的相平衡;分配係數與選擇性係數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取設備。
26.固體乾燥概述與乾燥靜力學
物料的去溼方法;乾燥過程的分類;乾燥操作的經濟性;溼空氣的性質及計算;空氣的溼度圖及應用;溼空氣狀態的變化過程;水分在氣固兩相間的平衡(結合水分與非結合水分,平衡水分與自由水分)
27. 乾燥速率與乾燥過程的計算
恆定乾燥條件下的乾燥速率;乾燥曲線與乾燥速率曲線;乾燥機理;間歇乾燥過程的計算;連續乾燥過程的特點;連續乾燥過程的物料衡算、熱量衡算及乾燥器的熱效率。
28.乾燥設備
工業常用的乾燥器;乾燥器的性能要求與選型原則。
29.實驗。
(1)柏努利演示實驗
實測靜止和流動的流體中各項壓頭及其相互轉換;驗證流體靜力學原理和柏努利方程;實測流體流動壓頭變化及相應壓頭損失,確定兩者相互之間關係。
(2).雷諾演示實驗
觀測雷諾數與流體流動類型關係;觀察層流中流體質點的速度分布。
(3)流體阻力實驗
掌握流體流動阻力測定方法,測定直管摩擦阻力係數及局部阻力係數;驗證層流區摩擦阻力係數與雷諾數和管子相對粗糙度關係。
(4)離心泵性能實驗
測定離心泵性能曲線並確定最佳工作範圍;測定孔板流量計的孔流係數。
(5)強制對流傳熱膜係數的測定實驗
通過實驗確定傳熱膜係數準數關聯式中的係數和指數;分析影響傳熱膜係數的因素;了解強化傳熱的途徑。
(6)精餾實驗
掌握精餾塔的操作方法與調節方法;測定全回流全塔效率及單板效率。
(7)吸收(解吸)實驗
觀察填料塔流體力學狀態,測定壓降與氣速的關係曲線;測定總傳質係數,分析其影響因素。
五.試卷結構
試卷滿分50分,解答題和計算題。
六.主要參考書
陳敏恆等編.化工原理(上、下冊)(第三版).北京:化學工業出版社,2006。
(所有內容整理自官網,僅做學習和參考)
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