2011考研化工原理考綱

1、851化工原理考試大綱一、 課程的性質(zhì)本課程是化工及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的教學(xué)使學(xué)生掌握流體流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)基礎(chǔ)理論及主要單元操作的典型設(shè)備的構(gòu)造、操作原理；工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備計(jì)算、選型及實(shí)驗(yàn)研究方法；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決化工單元操作中的各種工程實(shí)際問題的能力。并通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生能鞏固加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際結(jié)合，綜合分析問題、解決問題的能力。二、課程的基本要求和內(nèi)容緒論本課程的性質(zhì)、任務(wù)、研究對(duì)象和研究方法，本課程與其他有關(guān)課程的關(guān)系。物理量的因次、單位與單位換算：?jiǎn)挝恢婆c因次的概念。幾種主要單位制（SICGS制MKS工程單位制）及我國(guó)的法定計(jì)量單位

2、。單位換算的基本方式。第一章 流體流動(dòng)流體的性質(zhì)：連續(xù)介質(zhì)的假定、密度、重度、比重、比容、牛頓粘性定律與粘度。牛頓型與非牛頓型流體。流體靜力學(xué)：靜壓強(qiáng)及其特性；壓強(qiáng)的單位及其換算；壓強(qiáng)的表達(dá)方式；重力場(chǎng)中靜止流體內(nèi)壓強(qiáng)的變化規(guī)律及其應(yīng)用；離心力場(chǎng)中壓強(qiáng)的變化規(guī)律。流體流動(dòng)現(xiàn)象：流體的流速和流量；穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)；流體的流動(dòng)型態(tài)；雷諾準(zhǔn)數(shù)；當(dāng)量直徑與水力半徑；滯流時(shí)流體在圓管中的速度分布；湍流時(shí)的時(shí)均速度與脈動(dòng)速度；湍流時(shí)圓管中時(shí)均速度的分布；邊界層的形成、發(fā)展及分離。流體流動(dòng)的基本方程：物料衡算連續(xù)性方程及其應(yīng)用；能量衡算方程；柏勢(shì)利方程；能量衡算方程和柏勢(shì)利方程的應(yīng)用。流體阻力：阻力損失

3、的物理概念；邊界層對(duì)流動(dòng)阻力的影響；粘性阻力與慣性阻力；湍流粘度系數(shù)；沿程阻力的計(jì)算；滯流時(shí)圓管直管中沿程阻力計(jì)算；滯流時(shí)的摩擦系數(shù)；湍流時(shí)的摩擦系數(shù)；因次分析法：用因次分析法找出表示摩擦阻力關(guān)系中的數(shù)群；粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響；局部阻力的計(jì)算。管路計(jì)算：管徑的選擇；簡(jiǎn)單管路、并聯(lián)管路及分支管路的計(jì)算；管路布置中應(yīng)注意的主要事項(xiàng)。流量與速度的測(cè)量：測(cè)速管、孔板、文丘里流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)的構(gòu)造、原理及應(yīng)用；流量計(jì)的選型、安裝及使用。第二章 流體輸送機(jī)械概述:流體輸送問題的重要性，流體輸送機(jī)械的類別，泵的主要性能參數(shù)（揚(yáng)程、流量、效率與功率）。離心泵：離心泵的基本構(gòu)造與作用原理（包括軸向推力的平衡

4、方法及氣縛現(xiàn)象）；離心泵的理論分析（離心泵基本方程，從基本方程分析離心泵的結(jié)構(gòu)和性能）；離心泵內(nèi)各種損失）；離心泵的特性曲線及其應(yīng)用；不同條件下離心泵特性曲線的換算；離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許安裝高度；離心泵的工作點(diǎn)與理論調(diào)節(jié)；離心泵的類型與選擇。其他類型泵：往復(fù)泵的基本構(gòu)造、作用原理及理論調(diào)節(jié)方法；齒輪泵、螺桿泵及旋渦泵的作用原理及理論調(diào)節(jié)方法；各種泵的適用場(chǎng)合；正位移泵與離心泵的比較。離心式風(fēng)機(jī)的特性曲線及選型。第三章 非均相物系的分離及固體流態(tài)化概念概念：氣態(tài)非均相物系與液態(tài)非均相物系；非均相物系分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。重力沉降：顆粒沉降的基本規(guī)律（沉降過程的力學(xué)分析，自由沉降時(shí)沉降速度的計(jì)

5、算）重力沉降器，懸浮液的沉聚過程；沉降過程的強(qiáng)化途徑。離心沉降：慣性離心力作用下的沉聚速度；旋風(fēng)分離器（基本構(gòu)造作用原理、分離效率流體阻力、結(jié)構(gòu)型式與選用）；旋液分離器；沉降式離心機(jī)。其他除塵方法及設(shè)備：電除塵、濕法除塵器、慣性除塵器、袋濾器；除塵方法的選擇與比較。過濾操作的基本概念：過程的特點(diǎn)；推動(dòng)力與阻力；過濾介質(zhì)；助濾劑。過濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)、加壓液濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、過濾式離心機(jī)等。過濾計(jì)算：過濾基本方程；恒壓及恒速過濾方程；間歇式及連續(xù)式過濾機(jī)的計(jì)算；過濾常數(shù)的測(cè)定。第四章 傳熱概述：化工生產(chǎn)中常見的傳熱過程；實(shí)現(xiàn)傳熱過程的三類設(shè)備（直接混合式，間壁式及畜熱式）；加熱和冷卻方法；載

6、熱體和冷卻劑的選擇；水蒸氣的生產(chǎn)過程及其特性；飽和水蒸氣表；傳熱的三種基本方式及其特點(diǎn)；化工中如常見的組合傳熱方式；穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱。熱傳導(dǎo)：熱傳導(dǎo)的基本概念；傅立葉定律；導(dǎo)熱系數(shù)；平壁(單層與多層)的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)；圓筒壁(單層與多層)的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)；串聯(lián)熱阻的概念。對(duì)流傳熱：對(duì)流傳熱的分析；傳熱邊界層；對(duì)流傳熱速率方程；對(duì)流傳熱系數(shù)及其影響因素；因次分析在對(duì)流傳熱中的應(yīng)用；有關(guān)準(zhǔn)數(shù)的物理意義；流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（采用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的好處，使用公式時(shí)的注意事項(xiàng)）；蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱（兩種冷凝方式）；影咱冷凝傳熱的因素，冷凝水除器及不凝性氣體的排除；蒸汽冷凝時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)

7、式；液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱（液體沸騰傳熱的規(guī)律自然對(duì)流、核狀沸騰與液狀沸騰，影響沸騰傳熱的因素，大容器沸騰及管內(nèi)沸騰時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式）；工業(yè)用換熱器中對(duì)流傳熱系數(shù)的大致范圍。熱輻射:基本概念：斯蒂芬一玻爾茨曼定律；克希科夫定律、兩固體間的相互輻射傳熱；高溫測(cè)定中的輻射誤差、設(shè)備熱損失。兩流體間壁傳熱過程的計(jì)算：傳熱速率方程、傳熱速率或熱負(fù)荷的計(jì)算、平均溫度差的計(jì)算、傳熱系數(shù)計(jì)算式的推導(dǎo)、總熱阻與分熱阻主要熱阻與非主要熱阻的概念、污垢熱阻、工業(yè)用換熱器中傳熱系數(shù)的大致范圍、壁溫的估算、利用傳熱效率和傳熱單元效法進(jìn)行傳熱計(jì)算；傳熱的強(qiáng)化與削弱。換熱器：換熱器的型式（夾套式、蛇管式、套管式、列管

8、式、板式板翹式、螺旋板式與翹片管式）；特點(diǎn)及選型；列管式換熱器（結(jié)構(gòu)、熱應(yīng)力及其消除方法、設(shè)計(jì)方法）。第五章蒸餾精餾過程的主要問題：精餾原理；雙組分溶液的氣液相平衡（理想溶液與非理想溶液，拉烏爾定律；氣液平衡圖；t-x(y)圖與x-y圖；總壓對(duì)x-y圖的影響；恒沸點(diǎn)概念；揮發(fā)度與相對(duì)揮發(fā)度；平衡蒸餾、簡(jiǎn)單蒸餾及精餾的區(qū)別；利用t-x(y)圖說明精餾原理。雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算：全塔物料衡算；理論塔板的概念；求取理論塔板數(shù)的途徑；精餾段操作線方程；提餾段操作線方程；兩操作線交點(diǎn)的軌跡q線方程；逐板法及圖解法求理論塔板數(shù)；不同進(jìn)料狀態(tài)的比較；回流比的確定（最小回流比，全回流與操作回流比）；進(jìn)料裝置

9、的熱量衡算；確定操作壓強(qiáng)的原則；多側(cè)線精餾塔的操作線；塔釜采用直接蒸汽加熱時(shí)的操作線；理論塔板數(shù)的捷算法；等板高度；分凝器應(yīng)用場(chǎng)所。間歇精餾的基本概念：特殊精餾，萃取精餾與恒沸精餾的原理、流程、應(yīng)用和場(chǎng)合；水蒸汽蒸餾的基本概念及適用場(chǎng)合。多組分精餾的特點(diǎn)。第六章吸收概述：吸收在化工中的應(yīng)用；吸收劑、吸收質(zhì)與惰性氣體；填料塔的構(gòu)造；吸收過程的主要問題。吸收的基本理論：吸收過程的相平衡關(guān)系（相組成的各種表示方法與相互換算；氣體在液體中的溶解度與亨利定律；影響吸收相平衡的因素）；吸收過程的調(diào)節(jié)。單相流體中的傳質(zhì)機(jī)理(分子擴(kuò)散與費(fèi)克定律；擴(kuò)散系數(shù)及其影響因素，在氣相及液相中的穩(wěn)定分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散、對(duì)

10、流擴(kuò)散)；兩相流體間的傳質(zhì)機(jī)理；雙膜理論；吸收速率方程（以不同濃度表示推動(dòng)力的吸收速率方程，傳質(zhì)系數(shù)和推動(dòng)力的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系及傳質(zhì)系數(shù)的換算，傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)分系數(shù)的關(guān)系）。吸收塔的計(jì)算：吸收劑的選擇；物料衡算與操作線方程；液氣比及吸收劑用量。塔填料的選擇:填料層高度的計(jì)算（圖解積分法、對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法、傳質(zhì)單元高度法等），板式吸收塔理論板數(shù)的計(jì)算。吸收分系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的經(jīng)驗(yàn)式。解吸過程與吸收過程的對(duì)比。第七章塔的設(shè)備概述：塔設(shè)備的一般要求；塔設(shè)備的分類；填料塔與板式塔的特點(diǎn)。板式塔的基本結(jié)構(gòu)，有降液管式（塔板流動(dòng)型式，降液管及溢流堰，板型泡罩塔、篩板塔浮閥塔舌形和浮舌形塔、浮動(dòng)噴射塔等）；穿

11、流式（篩孔及柵縫式穿流板）。有降液管板式塔的流體力學(xué)計(jì)算，堰上的液流高度:降液管內(nèi)液面高度；負(fù)荷性能圖浮閥塔的設(shè)計(jì)計(jì)算：塔徑、塔板間距、液流程數(shù)、溢流裝置、塔板布置；板上的浮閥數(shù)和開孔率、塔板壓降和淹塔情況校核、霧沫夾帶和漏液的校核浮閥塔的負(fù)荷性能圖。填料塔:填料：填料塔內(nèi)的流體力學(xué)特性；液泛速度與塔徑計(jì)算；最小噴淋密度的校核；填料層的壓強(qiáng)降；填料塔的其他構(gòu)件。板式塔與填料塔的比較及塔設(shè)備的選型。第八章干燥概述：干燥過程的應(yīng)用；干燥方法（對(duì)流加熱干燥、接觸加熱干燥、輻射加熱干燥、介電加熱干燥冷凍干燥）；對(duì)流干燥的流程；干燥過程的實(shí)質(zhì)。濕空氣的狀態(tài)參數(shù)與濕度圖；濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（濕含量、相對(duì)濕度、焓、比熱、比熱容、干球溫度、濕球溫度、絕熱飽和溫度、露點(diǎn)）；濕空氣的濕度圖的作法與應(yīng)用。干燥過程的物料衡算與熱量衡算；濕物料中水分含量的表示法；物料衡算；熱量衡算；空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化；利用濕度圖求空氣狀態(tài)變化的方法；干燥器出口空氣狀態(tài)的選定原則；干燥器的熱效率。固體物料的干燥機(jī)理：物料中所含水分的性質(zhì)（平衡水分與自由水分；結(jié)合水分與非結(jié)合水分）；干燥曲線與干燥速率曲線，根據(jù)干燥速率曲線分析干燥過程的機(jī)理（等速干燥階段、降速干燥階段、臨界濕含量及其影響因素）；影響干燥速率的因素；干燥過程可能對(duì)物料質(zhì)量產(chǎn)生的影響:干燥條件的選擇恒定干燥條件下干燥速率與干燥時(shí)間的計(jì)