科目代碼、名稱:化工原理

專業(yè)類別：■學(xué)術(shù)型 □專業(yè)學(xué)位

適用專業(yè):081701化學(xué)工程、081702化學(xué)工藝、081704應(yīng)用化學(xué)、081705工業(yè)催化、0817Z1生物質(zhì)資源利用技術(shù)與工程

一、 基本內(nèi)容

第一章 流體流動

1.1流體流動概述與流體靜力學(xué)

流體流動及輸送問題;流體流動的考察方法;定態(tài)流動與非定態(tài)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(xué)方程及應(yīng)用;液柱壓差計。

1.2流體流動的守恒原理

流量與流速的定義;流體流動的質(zhì)量守恒;流體流動的機械能守恒;柏努利方程及應(yīng)用;動量守恒原理及應(yīng)用。

1.3流體流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與阻力計算

雷諾實驗;兩種流動型態(tài)及判據(jù);層流與湍流的特征;管流剪應(yīng)力分布和速度分布;邊界層概念;邊界層分離現(xiàn)象;直管阻力;層流阻力;摩擦系數(shù);湍流阻力——量綱分析法;當(dāng)量的概念(當(dāng)量直徑，當(dāng)量長度);局部阻力;流動總阻力計算。

1.4管路計算與流量測量

簡單管路計算：管路設(shè)計型計算特點及方法、管路操作型計算特點及方法;復(fù)雜管路的特點及計算方法;流動阻力對管內(nèi)流動的影響;孔板流量計、文丘里流量計及轉(zhuǎn)子流量計的測量原理和計算方法。

第二章 流體輸送機械

2.1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(xiàn)象;理論壓頭及分析;性能參數(shù)與特性曲線;工作點和流量調(diào)節(jié);泵組合操作及選擇原則;安裝高度與汽蝕現(xiàn)象;離心泵操作與選型。

2.2其它類型泵與氣體輸送機械

正位移泵工作原理與結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)與流量調(diào)節(jié)(往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵等);旋渦泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及流量調(diào)節(jié);氣體輸送機械分類;離心式通風(fēng)機工作原理、性能參數(shù)與計算;羅茨鼓風(fēng)機、真空泵、離心壓縮機與往復(fù)壓縮機。

第三章 機械分離與固體流態(tài)化

3.1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(shù)學(xué)模型法;過濾原理與設(shè)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(yīng)用;過濾常數(shù);恒壓過濾與恒速過濾;板框過濾機性能分析與計算;加壓葉濾機性能分析與計算;回轉(zhuǎn)真空過濾機性能分析與計算;加快過濾速率的途徑。

3.2顆粒的沉降與流態(tài)化

沉降原理;流體對顆粒運動的阻力;球形顆粒的曳力系數(shù)與斯托克斯定律;自由沉降過程;重力沉降速度;重力沉降設(shè)備(降塵室性能分析);離心沉降速度;離心沉降設(shè)備(旋風(fēng)分離器性能分析);固體流態(tài)化概念;散式流態(tài)化與聚式流態(tài)化;流化曲線與流化床特征;起始流化速度與帶出速度;流化床操作及其強化。

第四章 傳熱

4.1熱傳導(dǎo)

傅立葉定律;導(dǎo)熱系數(shù)及影響因素;一維定態(tài)熱傳導(dǎo)計算(單層與多層平壁、單層與多層圓筒壁)。

4.2對流傳熱

對流傳熱過程分析;牛頓冷卻定律;對流傳熱系數(shù)及其影響因素;無相變對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式的建立;準(zhǔn)數(shù)方程與準(zhǔn)數(shù)的物理意義;管內(nèi)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。

4.3熱輻射

物體的輻射能力;斯蒂芬-波爾茲曼定律;克?；舴蚨?兩灰體間的輻射傳熱。

4.4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;總傳熱系數(shù)計算、熱阻及傳熱平均溫度差——傳熱速率的工程處理方法;污垢熱阻;壁溫的計算;傳熱設(shè)計型問題的參數(shù)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(shù))。

4.5換熱器

間壁式換熱器類型、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用;列管式換熱器的設(shè)計與選用;換熱器的強化及其它類型。

第五章 氣體吸收

5.1氣體吸收概述與氣液相平衡

吸收依據(jù);吸收目的;吸收過程的工業(yè)實施;吸收與解吸的特征;吸收過程的分類;吸收劑的選擇;吸收過程的經(jīng)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(guān)系。

5.2擴散與單相傳質(zhì)

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);擴散系數(shù)及其影響因素;渦流擴散與對流傳質(zhì);相內(nèi)傳質(zhì)速率方程與傳質(zhì)分系數(shù)。

5.3相際傳質(zhì)

雙膜理論;相際傳質(zhì)速率方程與總傳質(zhì)系數(shù);傳質(zhì)推動力與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系——傳質(zhì)速率的工程處理方法;吸收過程傳質(zhì)阻力分析及控制質(zhì)阻。

5.4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(zhì)速率與填料層高度的計算;傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度——過程分解法;傳質(zhì)單元數(shù)的計算;吸收塔的設(shè)計型計算(吸收過程設(shè)計中參數(shù)的選擇;最小液氣比;塔內(nèi)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。

第六章 蒸餾

6.1蒸餾概述與二元物系的氣液相平衡

蒸餾依據(jù);蒸餾目的;蒸餾過程的工業(yè)實施;蒸餾操作的經(jīng)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(fā)度;非理想溶液的氣液平衡。

6.2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。

6.3精餾

精餾原理;全塔物料衡算;恒摩爾流假定;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。

6.4雙組分精餾的設(shè)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(shù);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(shù)對精餾過程的影響;精餾塔的溫度分布與靈敏板。

6.5間歇精餾與特殊精餾

間歇精餾的特點;恒回流比操作與恒餾出液組成操作;恒沸精餾的原理及應(yīng)用;萃取精餾的原理及應(yīng)用;恒沸精餾與萃取精餾的比較。

第七章 氣液傳質(zhì)設(shè)備

氣液傳質(zhì)過程對塔設(shè)備的一般要求;塔設(shè)備類型及特點;板式塔的設(shè)計意圖;板式塔的結(jié)構(gòu);板上氣液接觸狀態(tài);塔板水力學(xué)性能和不正常操作現(xiàn)象;塔板負(fù)荷性能圖;板式塔的效率;評價板式塔的性能指標(biāo);常見塔板型式及特點;篩板塔工藝計算內(nèi)容;填料塔結(jié)構(gòu);填料種類及特性;氣液兩相在填料塔內(nèi)的流動;填料塔壓降與空塔氣速的關(guān)系;最小噴淋密度;填料塔工藝計算方法;填料塔內(nèi)的傳質(zhì)。

第八章 萃取

液液萃取過程;三角形相圖及性質(zhì);物料衡算與杠桿定律;部分互溶物系的相平衡;分配系數(shù)與選擇性系數(shù);單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取設(shè)備。

第九章 干燥

9.1干燥概念及濕空氣性質(zhì)

物料的去濕方法;干燥過程的分類;干燥操作的經(jīng)濟性;濕空氣的性質(zhì)及計算;空氣的濕度圖及應(yīng)用;濕空氣狀態(tài)的變化過程;水分在氣固兩相間的平衡(結(jié)合水分與非結(jié)合水分，平衡水分與自由水分)

9.2干燥速率與干燥過程的計算

恒定干燥條件下的干燥速率;干燥曲線與干燥速率曲線;干燥機理;間歇干燥過程的計算;連續(xù)干燥過程的特點;連續(xù)干燥過程的物料衡算、熱量衡算及干燥器的熱效率。

9.3干燥設(shè)備

工業(yè)常用的干燥器;干燥器的性能要求與選型原則。

二、考試要求(包括考試時間、總分、考試方式、題型、分?jǐn)?shù)比例等)

(一)考試時間：180分鐘

(二)總分：150分

(三)考試方式：閉卷，筆試

(四)題型與分?jǐn)?shù)比例：

1、選擇題：約30分; 2、填空題：約20分;

3、簡答題：約10分; 4、計算題：約90分。

三、主要參考書目

《化工原理》上冊，第2版， 何潮洪 , 馮霄 主編, 科學(xué)出版社，2007

《化工原理》下冊，第2版， 馮霄 , 何潮洪 主編, 科學(xué)出版社，2007

《化工原理》(上、下冊)(第三版)，譚天恩，化學(xué)工業(yè)出版社，2006