化學(xué)工程原理考試大綱
一、考試的目的和基本要求
1.要求學(xué)生具有工程觀點和解決實際工程問題的能力,包括對化工單元操作進(jìn)行工程化的能力,正確使用工程圖的能力,用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的觀點分析和解決實際工程問題的能力;
2.要求學(xué)生掌握一些處理工程問題的基本方法,如分析法、數(shù)學(xué)模型法、過程分解法、試差計算法、圖解計算法等,使學(xué)生有能力在不同場合選擇不同的方法處理工程問題;
3.要求學(xué)生具備科學(xué)思維能力、創(chuàng)新思維能力和獨立工作能力,從過程的基本原理出發(fā),觀察、分析、綜合、總結(jié)諸多影響因素,找出問題的主要方面,用所學(xué)知識解決工程問題。
二、命題的指導(dǎo)思想和原則
1、命題的指導(dǎo)思想
全面考察學(xué)生對本課程基本原理、基本概念、主要知識點的學(xué)習(xí)、理解和掌握情況。
2、命題原則
題型盡量多樣,全試卷題型不少于5類;題目數(shù)量多,權(quán)重小,范圍廣;最基礎(chǔ)的知識一般占60%左右,稍靈活的題目占20%左右,難的題目占20%左右;絕大多數(shù)題目應(yīng)該是中到小題,即使是大題也要在其中設(shè)置多個小題,大題占總分的比例要適當(dāng)降低??陀^性應(yīng)該得到更多的重視。
三、考試知識點和要求
1.正式介紹
考試知識點:
(1)《化工原理》課程的性質(zhì)、研究對象、任務(wù)和基本內(nèi)容;
(2)本課程的特點和學(xué)習(xí)方法;
(3)維度、單位制、單位換算。
考試要求:
掌握單元操作的概念;維度、單位制、單位換算;主要了解《化工原理》的性質(zhì)、研究對象、任務(wù)和基本內(nèi)容;《化工原理及其在專業(yè)中的應(yīng)用》課程的特點、定義、任務(wù)以及工程觀的初步確立。
2.流體流動
考試知識點:
(1)流體流動的基本概念(密度、比容、比重、壓力、粘度、牛頓粘度定律、雷諾數(shù)、邊界層效應(yīng)、邊界層形成、邊界層分離、直管阻力、局部阻力、當(dāng)量長度、當(dāng)量直徑、量綱分析等概念和方法);(2)牛頓粘性定律;(3)流體流動的類型;(4)流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用;(5)連續(xù)性方程及其應(yīng)用;(6)伯努利方程及其應(yīng)用;(7)管內(nèi)流體流動阻力損失的原因及計算;(8)流量測量。
考試要求:
碩士:流體靜力學(xué)方程;連續(xù)性方程;伯努利方程;流體流動的類型和確定;阻力損失的原因及計算方法:管道計算;合適流量的選擇和管道直徑的確定。了解:各種流量計的結(jié)構(gòu)和測量原理。
3.流體運輸
考試知識點:
(1)離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理、離心泵的特性曲線、選擇依據(jù)及其應(yīng)用;(2)離心泵的工作點和流量調(diào)節(jié);(3)離心泵安裝高度允許吸真空度。(4)通過本章的研究,要求根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)和管道特點的要求選擇合適的輸送設(shè)備,并正確安裝和使用。
考試要求:
碩士:離心泵的性能參數(shù)和特性曲線;管道特性曲線、離心泵工作點調(diào)整、離心泵安裝高度計算;離心泵“氣蝕”和“氣結(jié)”現(xiàn)象的概念和預(yù)防措施,以及離心泵運行的注意事項;離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的計算。了解:流體輸送設(shè)備在生產(chǎn)中的應(yīng)用和分類;離心泵的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用及選型;往復(fù)泵和游泳旋渦泵的工作原理、特點、流量調(diào)節(jié)方法、安裝要點及適用范圍等。;壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)的工作原理、特點及選擇方法,離心式風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)及特性曲線;真空泵的主要性能及選型。
4.非均質(zhì)材料的分離和顆粒的流化
考試知識點:
(1)重力沉降速度、粉塵沉降室、懸浮液沉降過程和沉降槽結(jié)構(gòu);(2)離心分離原理、離心沉降速度、旋風(fēng)分離器、水力旋流器、離心機(jī);(3)過濾速度、過濾方程、板框過濾器和true 空過濾器。
考試要求:
掌握:重力沉降和離心沉降的基本原理,沉降速度的定義、意義和基本計算方法;集塵室中顆粒分離的條件和集塵室陣列的計算;恒壓過濾的基本方程和計算。理解:單粒子、粒子群、粒子床特性的表達(dá)方法;沉降室和旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點、主要性能、選擇和操作要點,水力旋流器的工作原理和主要特點;過濾操作的基本概念和過濾介質(zhì)、過濾速率、恒壓過濾、恒速過濾、過濾常數(shù)的概念;板框過濾機(jī)、葉片式過濾機(jī)、旋轉(zhuǎn)式真空過濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、操作方法及相關(guān)計算;過濾常數(shù)的測量方法:其他清洗方法、特點及應(yīng)用。
6.傳熱和熱交換設(shè)備
考試知識點:
(1)三種傳熱方式:傅立葉定律、熱傳導(dǎo)、平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)、圓柱壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo);(2)隔墻兩側(cè)流體換熱過程分析,總傳熱系數(shù)、熱平衡公式、傳熱速率方程之間的關(guān)系,平均溫差和壁溫的計算;(3)對流、對流換熱系數(shù)、影響對流換熱系數(shù)的因素以及量綱分析在對流換熱中的應(yīng)用;(4)輻射傳熱的基本概念和計算;(5)夾套換熱器、盤管換熱器、雙管換熱器、管殼式換熱器、板式換熱器、螺旋換熱器的結(jié)構(gòu)和原理;(6)換熱器的強(qiáng)化方式;(7)換熱器分類:按用途分為加熱器、冷卻器、冷凝器、再沸器和蒸發(fā)器,按換熱原理和方法分為直接接觸式、蓄熱式和隔斷式;(8)分區(qū)換熱器類型:夾套換熱器、盤管換熱器、噴淋換熱器、雙管換熱器、管殼式換熱器、板式換熱器等。;(9)管式換熱器的設(shè)計和選擇;(10)強(qiáng)化傳熱過程的措施:增加傳熱溫差、增加傳熱面積和總傳熱系數(shù)等。(11)其他類型的熱交換器。
考試要求:
碩士:熱傳導(dǎo)基本原理、一維穩(wěn)態(tài)傅里葉定律及其應(yīng)用、平壁和圓柱壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)的計算分析;對流傳熱的基本原理和影響對流傳熱的主要因素;無相變管道強(qiáng)制對流換熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式及其應(yīng)用,Nu、re、Pr、Gr等特征數(shù)的物理意義和計算,對流換熱系數(shù)計算公式的正確選擇,注意其適用范圍和適用條件;傳熱速率方程及熱負(fù)荷計算、平均溫差計算、總傳熱系數(shù)計算與分析、污垢熱阻、傳熱面積計算、管殼式換熱器的設(shè)計與選擇;傳熱過程的強(qiáng)化措施;強(qiáng)化傳熱路徑。了解:熱傳導(dǎo)的基本原理,傅立葉定律,穩(wěn)態(tài)傳熱和非穩(wěn)態(tài)傳熱的概念;牛頓冷卻定律、對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的物理意義以及經(jīng)驗關(guān)聯(lián)的用法和條件;工業(yè)生產(chǎn)中常用換熱器的類型、結(jié)構(gòu)和特點,掌握管式換熱器的設(shè)計和選型;蒸汽冷凝方式和大容器內(nèi)液體沸騰的沸騰曲線;黑體、白體、透熱、黑的概念;斯蒂芬·玻爾茲曼定律,什科夫定律。
9.氣體吸收
考試知識點:
(1)吸收過程、氣體在液體中的溶解度、平衡分壓和亨利定律;(2)擴(kuò)散過程中的基本概念,傳質(zhì),分子擴(kuò)散和菲克定律,單向擴(kuò)散,等摩爾反向擴(kuò)散雙膜理論,氣液膜控制的傳質(zhì)速率方程,吸收過程中的物料平衡,傳質(zhì)單元,傳質(zhì)單元高度,傳質(zhì)單元數(shù),理論塔板數(shù),填料層高度的計算;(3)實際塔板數(shù)、點效率、板效率、總塔效率、總傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)分離系數(shù)和氣膜控制。
考試要求:
掌握:吸收過程的基本原理,氣液相平衡,亨利定律的各種表達(dá)式以及系數(shù)之間的換算關(guān)系;運用氣液平衡理論分析傳質(zhì)的基本理論、影響氣液平衡的因素、傳質(zhì)的驅(qū)動力、方向和極限,掌握雙膜理論和傳質(zhì)模型;闡明低濃度氣體吸收的特點和工藝分析方法,掌握全塔物料平衡、最小液氣比、操作線、平衡線、最小液氣比、實際液氣比、溶質(zhì)吸收率、吸收系數(shù)等概念,并能熟練理解和計算;掌握傳質(zhì)單元高度、傳質(zhì)單元數(shù)和平均驅(qū)動力的概念和計算方法,利用平均驅(qū)動力法和吸收系數(shù)法計算傳質(zhì)單元數(shù)和填料層高度。理解:菲克定律和雙組分分子反向擴(kuò)散和單向擴(kuò)散的分析計算;傳質(zhì)速率方程的各種表達(dá)式及部分傳質(zhì)系數(shù)與總傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系;吸收過程的分類、吸收過程的基本流程和對吸收劑的基本要求;吸收過程中的傳質(zhì),包括傳質(zhì)的基本模式、組分運動速度和擴(kuò)散速度、傳質(zhì)通量、傳質(zhì)速度和傳質(zhì)速率方程,可以分析傳質(zhì)速率,了解傳質(zhì)的氣膜控制過程和液膜控制過程。掌握高濃度氣體的吸收特性及其對吸收過程的影響,尤其是相平衡關(guān)系和操作線方程對高濃度氣體吸收條件下的吸收過程影響較大,因此需要了解該條件下吸收過程計算的原理方法和簡化算法;多組分吸收和化學(xué)吸收過程的特點,計算的基本思路,多組分吸收中關(guān)鍵組分的概念,化學(xué)吸收中增強(qiáng)因子的概念;常用的解吸方法;填料塔的主要結(jié)構(gòu),各塔內(nèi)件的作用及其對填料塔性能的影響,吸收過程中理論塔板數(shù)的計算方法。
10.蒸餾
考試知識點:
(1)氣液平衡、理想解、拉烏爾定律、道爾頓定律;(2)簡單蒸餾、間歇蒸餾、平衡蒸餾、平衡階段和精餾;(3)精餾塔的物料平衡、揮發(fā)度和相對揮發(fā)度;(4)精餾段、汽提段和進(jìn)料口的操作線方程;(5)理論塔板數(shù)、實際塔板數(shù)、塔板效率、回流比、最小回流比和填料層高度;(6)逐板計算法、圖解法和快速算法。
考試要求:
碩士:蒸餾操作基礎(chǔ),雙組分體系汽液平衡;整改原則;全塔物料平衡;精餾段、汽提段和進(jìn)料線方程;最小回流比的計算、合適回流比的選擇、進(jìn)料狀態(tài)和進(jìn)料位置對精餾操作的影響;理論塔板數(shù)的計算。了解簡單蒸餾和平衡蒸餾的概念和原理;間歇精餾、共沸精餾和萃取精餾的原理和特點;塔盤的結(jié)構(gòu)、流型、常見塔盤形式及承載性能圖;板式塔設(shè)計。
12.提取
考試知識點:
(1)萃取劑、萃取相、萃余相、萃取液和萃余液的定義;(2)分布系數(shù)和選擇性系數(shù);(3)三角相圖、杠桿定律、溶解度曲線、平衡連接線、輔助線、折疊點;(4)單級萃取、多級錯流萃取和多級逆流萃取的解析計算;(5)提取設(shè)備和提取操作流程。
考試要求:
掌握:相組成、杠桿定律、相平衡關(guān)系、分布曲線、分布系統(tǒng)在三角坐標(biāo)圖中的表示方法;單級萃取、多級錯流萃取、多級逆流萃取過程的計算;萃取原理,相平衡的定義和物理意義,部分互溶體系的分配系數(shù)和選擇性系數(shù),B和S部分互溶時的圖解法,B和S完全互溶時的圖解法和公式法。了解:溶劑的性質(zhì)和選擇溶劑的原則;各種萃取設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點及應(yīng)用場合;選擇提取設(shè)備和其他提取方法的依據(jù)等。
13.變干
考試知識點:
(1)干燥的目的、原理和實施方法;(2)不同的濕度表示方法,濕空氣體的性質(zhì),濕度圖;(3)空空氣干燥器的工作原理,干燥過程中的物料平衡和能量平衡,圖解法。
考試要求:
掌握:干燥過程中的物料平衡和熱量平衡,固體物料的干燥機(jī)理;恒速干燥階段平衡含水率、臨界含水率與干燥速率的關(guān)系;恒速和慢速干燥曲線、干燥速率曲線和干燥時間的計算。理解:干燥的概念和分類以及對流干燥操作的必要條件;代表濕空氣體特性和空氣體濕度圖的參數(shù);各種干燥方法的基本原理和特點;工業(yè)上常用的結(jié)構(gòu)干燥器的類型、性能和選擇原則。
四、試卷結(jié)構(gòu)及主要題型
1.試卷結(jié)構(gòu)
基礎(chǔ)題約60%,綜合題約20%,應(yīng)用題約20%。
2.主要問題類型
題型盡可能多樣化,包括單項選擇題、多項選擇題、真假題、分析題、名詞解釋題、簡答題、簡答題、隨筆題、計算題、應(yīng)用題、證明題等。
動詞 (verb的縮寫)考試方法
考試方式:閉卷考試;
兩套試題A和B要同時出,權(quán)重和難度相等,但不完全相同,附標(biāo)準(zhǔn)答案和評分規(guī)則。
六、問題數(shù)量和時間要求
試卷完全覆蓋教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容,題型適中;考試時間100分鐘;總分:100分。
七.參考教科書
譚天恩等:《化工原理》(第四版)。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013
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