第一部分：化工原理

　?、?課程簡介

　　一、內(nèi)容概述與要求

　　化工原理是化工工藝類及其相近專業(yè)的一門主干課，是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課?；ぴ碓诨? 礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承前啟后、由理及工的橋梁作用，其主要學(xué)習(xí)內(nèi)容是化工生產(chǎn)過程中的物理 操作過程及其設(shè)備。

　　化工原理課程考試主要考察學(xué)生分析和解決單元操作中各種問題的能力，參加的考生應(yīng)先修過 高等數(shù)學(xué)、普通物理和物理化學(xué)三門基礎(chǔ)課。對先修課程的要求如下：

　　高等數(shù)學(xué)：熟悉微積分及微分方程等內(nèi)容。

　　普通物理：對力學(xué)、熱學(xué)、 電學(xué)、物態(tài)和光學(xué)等概念清楚, 內(nèi)容熟悉。

　　物理化學(xué)：對熱力學(xué)、相平衡、溶液理論、分子運(yùn)動理論等章節(jié)的概念清楚, 內(nèi)容熟悉。

　　化工原理課程考試內(nèi)容主要包括：流體流動、流體輸送機(jī)械、流體通過顆粒床層的流動、顆粒 的沉降和傳熱幾部分。掌握或?qū)W會上述各部分的基本內(nèi)容，注意各部分知識的結(jié)構(gòu)及知識的內(nèi)在聯(lián) 系?？忌鷳?yīng)具有一定的運(yùn)算能力、邏輯推理能力;能運(yùn)用基本概念、基本理論和基本方法準(zhǔn)確、簡 捷地進(jìn)行計(jì)算;能綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析并解決較簡單的實(shí)際問題?；ぴ砜荚噺膬蓚€(gè)層次上對 考生進(jìn)行測試，較高層次的要求為“理解”和“掌握” ，較低層次的要求為“了解” 。這里“理解”和“了解” 是對概念與理論提出的要求?！罢莆铡笔菍Ψ椒?、運(yùn)算能力及應(yīng)用能力提出的要求。

　　二、考試形式與試卷結(jié)構(gòu)

　　考試采用閉卷、筆試形式，全卷滿分為150分，考試時(shí)間為75分鐘。

　　試卷包括選擇題、填空題、簡答題和計(jì)算題。選擇題是四選一型的單項(xiàng)選擇題;填空題只要求 直接填寫結(jié)果，不必寫出計(jì)算過程;簡答題要求寫出答案要點(diǎn);計(jì)算題應(yīng)寫出文字說明及演算步驟。

　　選擇題和填空題分值合計(jì)為54分，簡答題與計(jì)算題分值合計(jì)為96分。

　?、?知識要點(diǎn)與考核要求

　　一、緒論

　　1 .知識范圍

　　化工原理課程發(fā)展史，單元操作的概念和分類，課程的研究方法，課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)。

　　2 .考核要求

　　(1) 了解化工生產(chǎn)過程和化工原理課程發(fā)展史。

　　(2) 掌握單元操作的概念和分類。

　　(3) 了解化工原理課程的兩條主線。

　　(4) 掌握化工原理課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)。

　　(5) 理解四個(gè)基本關(guān)系，即物料衡算、熱量衡算、平衡關(guān)系及速率關(guān)系。

　　二、流體流動

　　1 .知識范圍

　　流體流動的考察方法及流體流動中的力和能。掌握流體在靜止和流動時(shí)的質(zhì)量和能量守恒規(guī)律。 熟悉各種流體輸送問題, 用上述原理和規(guī)律解決管路計(jì)算及流量測量問題。

　　2 .考核要求

　　(1) 理解連續(xù)性假定，流體流動的兩種考察方法，流體的作用力和機(jī)械能，粘度，牛頓粘性 定律。

　　(2) 流體靜力學(xué)

　　掌握靜止流體受力平衡的研究方法，壓強(qiáng)和勢能的分布，虛擬壓強(qiáng)，壓強(qiáng)的表示方法和單位換

　　算，靜力學(xué)方程及其應(yīng)用 (測壓管、U形測壓管、U形壓差計(jì)、液位測量) 。

　　(3) 流體流動中的守恒原理

　　掌握流量、流速、連續(xù)性方程，流動流體的機(jī)械能守恒 (柏努利方程) ，柏努利方程應(yīng)用;理 解柏努利方程的幾何意義。

　　(4) 流體流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　掌握層流和湍流的基本特征，雷諾數(shù)，湍流粘度，流動邊界層及邊界層分離現(xiàn)象，管流數(shù)學(xué)描 述的基本方法;理解圓管內(nèi)剪應(yīng)力分布，圓管內(nèi)速度分布及平均速度。

　　(5) 阻力損失概念

　　掌握直管阻力損失、局部阻力損失概念;了解量綱分析法;掌握摩擦系數(shù)、粗糙度、當(dāng)量直徑、 當(dāng)量長度、局部阻力系數(shù)概念。

　　(6) 掌握層流直管阻力損失計(jì)算方法，湍流直管阻力的研究方法，局部阻力損失計(jì)算。

　　(7) 流體輸送管路的計(jì)算

　　掌握簡單管路特性，分支管路特性，匯合管路特性，并聯(lián)管路特性;掌握簡單管路的設(shè)計(jì)型計(jì) 算 (計(jì)算方法，參數(shù)的選擇和優(yōu)化，常用流速) ;理解簡單管路的操作型計(jì)算 (計(jì)算方法，試差 法) ;了解分支管路計(jì)算，匯合管路計(jì)算，并聯(lián)管路計(jì)算。

　　(8) 流速和流量的測定

　　理解皮托管的測速原理、計(jì)算、安裝;理解孔板流量計(jì)的測量原理、計(jì)算、流量系數(shù)、安裝; 理解文丘里流量計(jì)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理、計(jì)算;掌握轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度換算，不同流量計(jì)特點(diǎn) 比較。

　　(9) 了解非牛頓流體的概念。

　　三、流體輸送機(jī)械

　　1 .知識范圍

　　了解化工生產(chǎn)中常用的流體輸送設(shè)備的結(jié)構(gòu)，掌握其工作原理和選用。

　　2 .考核要求

　　(1) 離心泵

　　理解離心泵的工作原理和主要部件：吸液、送液過程;葉輪 (幾種形狀) 、泵殼、軸封。

　　了解離心泵的基本方程式：理論壓頭、流量對理論壓頭的影響、葉片形狀對理論壓頭的影響。 掌握離心泵的性能參數(shù)與特性曲線：流量、揚(yáng)程 (壓頭) 、功率、效率概念及特性曲線。

　　掌握離心泵的性能改變和換算：液體密度、黏度、葉輪轉(zhuǎn)速 (比例定律) 。

　　掌握離心泵的工作點(diǎn)與調(diào)節(jié)：管路特性方程、工作點(diǎn)概念、閥門調(diào)節(jié)計(jì)算、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) (變頻) 概念。

　　理解離心泵的聯(lián)用：并聯(lián)、串聯(lián)原則。

　　掌握離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度：氣蝕現(xiàn)象概念、氣蝕余量推導(dǎo)、安裝高度計(jì)算。

　　離心泵的類型與選用：了解單吸泵、雙吸泵、多級泵;清水泵、污水泵、泥漿泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn); 掌握單級清水泵的選用方法和計(jì)算。

　　(2) 掌握往復(fù)泵工作原理和調(diào)節(jié)方法。

　　(3) 其他化工用泵

　　了解漩渦泵、齒輪泵的工作原理、適用范圍、結(jié)構(gòu)、特性曲線、流量調(diào)節(jié)方法。

　　(4) 氣體輸送設(shè)備

　　掌握離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)和選擇：通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、風(fēng)壓概念、性能曲線、風(fēng)壓計(jì)算、風(fēng) 機(jī)選擇、風(fēng)壓校核。

　　了解鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵的出口壓強(qiáng)與壓縮比范圍。

　　了解離心式和旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流量調(diào)節(jié)方法。

　　了解往復(fù)式壓縮機(jī)、真空泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作過程、流量調(diào)節(jié)方法。

　　四、流體通過顆粒層的流動

　　1 .知識范圍

　　了解流體通過顆粒層的基本流動規(guī)律。掌握過濾的基本概念, 過濾速率方程及其應(yīng)用, 過濾過 程計(jì)算，了解過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)特性、操作。

　　2 .考核要求

　　(1) 顆粒床層的特性

　　掌握單顆粒比表面和球形度的概念。

　　了解顆粒群的特性：標(biāo)準(zhǔn)篩、篩分分析、分布函數(shù)、頻率函數(shù)，流體在顆粒層內(nèi)的流動特點(diǎn)— —爬流，顆粒群的平均直徑。

　　掌握床層的空隙率、比表面積和床層特性。

　　(2) 流體通過固定床的壓降

　　了解顆粒床層的簡化模型：物理模型的簡化、數(shù)學(xué)模型的建立方法。

　　(3) 過濾原理及設(shè)備

　　掌握過濾操作的基本概念，濾漿、濾液、濾餅、過濾介質(zhì)等、過濾方式及特點(diǎn)、過濾速率定義。

　　(4) 過濾設(shè)備

　　理解過濾機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)。

　　掌握葉濾機(jī)和板框壓濾機(jī)工作原理。

　　了解廂式壓濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)、離心機(jī)、刮刀卸料式離心機(jī)、活塞往復(fù)式卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu) 和工作原理。

　　(5) 過濾過程計(jì)算

　　過濾過程的數(shù)學(xué)描述：掌握物料衡算：掌握濾漿、濾液、濾餅、之間的關(guān)系。

　　過濾速率：掌握傳遞速率通式、過濾過程阻力、過濾常數(shù)、過濾基本方程、濾餅比阻。 間歇過濾的濾液量與過濾時(shí)間的關(guān)系：掌握恒速、恒壓過濾方程、過濾常數(shù)的測定。 洗滌速率與洗滌時(shí)間：掌握置換洗滌、橫穿洗滌的洗滌速率和洗滌時(shí)間的計(jì)算。

　　過濾過程的計(jì)算：掌握設(shè)計(jì)型計(jì)算;理解操作型計(jì)算;掌握間歇過濾、連續(xù)過濾過濾機(jī)的生產(chǎn) 能力計(jì)算;了解最大生產(chǎn)能力的概念及求解方法。

　　(6) 加快過濾速率的途徑

　　理解加快過濾速率的途徑：從物料、操作條件、設(shè)備、過濾方式幾方面考慮。

　　五、顆粒的沉降和流態(tài)化

　　1 .知識范圍

　　了解固體顆粒對流體的相對運(yùn)動規(guī)律。掌握顆粒沉降運(yùn)動 (重力沉降、離心沉降) 的基本原理。

　　2 .考核要求

　　(1) 概述

　　了解流固兩相物系、連續(xù)相、分散相概念。

　　了解只要流固兩相密度不同，即會發(fā)生相對運(yùn)動的現(xiàn)象。

　　(2) 顆粒的沉降運(yùn)動

　　流體對固粒的繞流：了解流體與界面間的作用力 (阻力、曳力) ，相對運(yùn)動的幾種情況 (本質(zhì)

　　上相同) ;兩種曳力——表面曳力、形體曳力; (總) 曳力的影響因素。理解通過量綱分析法得出

　　曳力系數(shù)的推導(dǎo)過程，掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　靜止流體中顆粒的沉降 (以重力場為例) ：掌握顆粒受力分析，沉降兩個(gè)階段 (加速段、等速

　　段) 分析，沉降速度求解;了解其他因素對沉降的影響，簡介干擾沉降、端效應(yīng)、分子運(yùn)動、球形 度、滴泡等。

　　(3) 沉降分離設(shè)備：

　　分類：了解重力沉降設(shè)備、離心沉降設(shè)備分類，掌握其中的降塵室和旋風(fēng)分離器。

　　重力沉降設(shè)備：掌握降塵室結(jié)構(gòu)原理、工作過程介紹，分離條件、設(shè)計(jì)型、操作型計(jì)算、分離 效果。

　　其他重力沉降設(shè)備：了解增稠器、分級器等的操作目的、工作過程的介紹。

　　離心沉降設(shè)備：與重力沉降設(shè)備比較，掌握其特點(diǎn);掌握分離因數(shù)概念;掌握旋風(fēng)分離器的結(jié) 構(gòu)原理、工作過程、適于分離顆粒的粒徑。

　　了解離心沉降機(jī)的工作過程，與旋風(fēng)分離器的比較、與離心過濾機(jī)的區(qū)別。

　　六、傳熱

　　1 .知識范圍

　　了解三種傳熱基本方式的基本定律和計(jì)算方法，重點(diǎn)掌握熱傳導(dǎo)和對流給熱過程計(jì)算。了解換 熱器的類型，掌握管殼式換熱器的設(shè)計(jì)及選用。了解新型換熱器，掌握傳熱的強(qiáng)化途徑。

　　2 .考核要求

　　(1) 概述

　　了解傳熱在化工過程中的重要性。

　　了解傳熱過程的三種形式：混合、蓄熱、間壁。

　　了解載熱體概念：加熱劑、冷卻劑。

　　(2) 傳熱過程

　　掌握傳熱流量、熱流密度 (熱通量) 的概念及區(qū)別。

　　了解傳熱機(jī)理：傳導(dǎo)、對流、輻射。

　　了解定態(tài)傳熱、非定態(tài)傳熱。

　　(3) 熱傳導(dǎo)

　　理解傅里葉定律，了解氣、液、固導(dǎo)熱系數(shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。

　　(4) 通過平壁、圓筒壁、多層壁的定態(tài)導(dǎo)熱

　　理解通過平壁、圓筒壁、多層壁的定態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

　　掌握在不同壁中熱流量、熱流密度的區(qū)別。

　　掌握熱阻的概念，傳熱速率通式。

　　掌握對數(shù)平均值，對數(shù)平均面積、半徑、直徑。

　　掌握多層壁的導(dǎo)熱通式，串聯(lián)過程推動力與阻力的加和性，多層壁熱阻與溫差的關(guān)系。 了解接觸熱阻的概念。

　　(5) 對流給熱

　　了解流動對傳熱的貢獻(xiàn)，對流給熱過程的分類，強(qiáng)制對流與自然對流的概念。

　　對流給熱過程的數(shù)學(xué)描述：掌握牛頓冷卻定律;了解獲得給熱系數(shù)的三種方法;了解量綱分析

　　法;理解四個(gè)準(zhǔn)數(shù)及其表達(dá)的物理意義及定性特征 (溫度、長度、物性等) 。

　　(6) 無相變的對流給熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式

　　掌握圓形直管內(nèi)低黏度流體強(qiáng)制湍流的給熱系數(shù)公式;了解高黏度、短管、過渡區(qū)的校正公式 的校正;了解其他關(guān)系式。

　　(7) 沸騰給熱與冷凝給熱

　　沸騰給熱：了解大容積飽和沸騰、沸騰曲線及強(qiáng)化傳熱;了解膜狀冷凝、滴狀冷凝。

　　冷凝給熱：了解平壁、圓管的給熱系數(shù)的計(jì)算，圓管水平、直立放置時(shí)給熱系數(shù)變化;了解影 響傳熱的因素及強(qiáng)化傳熱

　　(8) 熱輻射

　　基本概念：了解吸收率、反射率、穿透率、黑體、灰體、斯蒂芬-玻耳茲曼定律、克希荷夫定 律。

　　(9) 傳熱過程計(jì)算

　　傳熱過程的數(shù)學(xué)描述：掌握熱量衡算微分方程、傳熱速率方程式、傳熱系數(shù)、污垢熱阻和壁溫 估計(jì)。

　　傳熱過程的基本方程式：掌握傳熱過程的積分表達(dá)式、操作線與推動力的變化規(guī)律、傳熱基本 方程式、對數(shù)平均推動力。

　　換熱器的設(shè)計(jì)型計(jì)算：掌握設(shè)計(jì)型計(jì)算的命題方式、設(shè)計(jì)型問題的計(jì)算方法、設(shè)計(jì)型計(jì)算中的 參數(shù)選擇。

　　換熱器的操作性計(jì)算：掌握操作性計(jì)算的命題方式、操作性問題的計(jì)算方法、傳熱過程調(diào)節(jié)。

　　(10) 換熱器

　　掌握列管式換熱器、套管式換熱器、螺旋板式換熱器、熱管式換熱器，了解其他類型換熱器， 掌握管殼式換熱器的設(shè)計(jì)及選用原則。

　　了解換熱器得設(shè)計(jì)，如管束的排列方式、折流板、管板、對數(shù)平均溫度差的修正等。

　　掌握強(qiáng)化傳熱的途徑。