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851化工原理考試大綱

一、課程的性質

本課程是化工及相關專業的一門專業基礎課。通過本課程的教學使學生掌握流體流動、傳熱和傳質基礎理論及主要單元操作的典型設備的構造、操作原理；工藝設計、設備計算、選型及實驗研究方法；培養學生運用基礎理論分析和解決化工單元操作中的各種工程實際問題的能力。并通過實驗教學，使學生能鞏固加深對課堂教學內容的理解，強調理論與實際結合，綜合分析問題、解決問題的能力。

二、課程的基本要求和內容

緒論

本課程的性質、任務、研究對象和研究方法，本課程與其他有關課程的關系。

Δ物理量的因次、單位與單位換算：單位制與因次的概念。幾種主要單位制（SI．CGS制．MKS工程單位制）及我國的法定計量單位。單位換算的基本方式。

第一章流體流動

流體的性質：連續介質的假定、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：靜壓強及其特性；壓強的單位及其換算；壓強的表達方式；重力場中靜止流體內壓強的變化規律及其應用；離心力場中壓強的變化規律。

流體流動現象：流體的流速和流量；穩定流動與不穩定流動；流體的流動型態；雷諾準數；當量直徑與水力半徑；滯流時流體在圓管中的速度分布；湍流時的時均速度與脈動速度；湍流時圓管中時均速度的分布；邊界層的形成、發展及分離。

流體流動的基本方程：Δ物料衡算——連續性方程及其應用；Δ能量衡算方程；柏勢利方程；Δ能量衡算方程和柏勢利方程的應用。

流體阻力：Δ阻力損失的物理概念；邊界層對流動阻力的影響；粘性阻力與慣性阻力；湍流粘度系數；Δ沿程阻力的計算；滯流時圓管直管中沿程阻力計算；滯流時的摩擦系數；湍流時的摩擦系數；因次分析法：用因次分析法找出表示摩
擦阻力關系中的數群；粗糙度對摩擦系數的影響；Δ局部阻力的計算。

管路計算：管徑的選擇；Δ簡單管路、并聯管路及分支管路的計算；管路布置中應注意的主要事項。

流量與速度的測量：測速管、孔板、文丘里流量計及轉子流量計的構造、原理及應用；流量計的選型、安裝及使用。

第二章流體輸送機械

概述:流體輸送問題的重要性，流體輸送機械的類別，泵的主要性能參數（揚程、流量、效率與功率）。

離心泵：Δ離心泵的基本構造與作用原理（包括軸向推力的平衡方法及氣縛現象）；Δ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構和性能）；離心泵內各種損失）；Δ離心泵的特性曲線及其應用；不同條件下離心泵特性曲線的換算；離心泵的氣蝕現象與允許安裝高度；Δ離心泵的工作點與理論調節；Δ離心泵的類型與選擇。

其他類型泵：Δ往復泵的基本構造、作用原理及理論調節方法；Δ齒輪泵、螺桿泵及旋渦泵的作用原理及理論調節方法；各種泵的適用場合；Δ正位移泵與離心泵的比較。

離心式風機的特性曲線及選型。

第三章非均相物系的分離及固體流態化概念

概念：氣態非均相物系與液態非均相物系；非均相物系分離在化工生產中的應用。

重力沉降：Δ顆粒沉降的基本規律（沉降過程的力學分析，自由沉降時沉降速度的計算）重力沉降器，懸浮液的沉聚過程；沉降過程的強化途徑。

離心沉降：慣性離心力作用下的沉聚速度；Δ旋風分離器（基本構造．作用原理、分離效率．流體阻力、結構型式與選用）；旋液分離器；沉降式離心機。

其他除塵方法及設備：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；推動力與阻力；過濾介質；助濾劑。

過濾設備：板框壓濾機、加壓液濾機、轉筒真空過濾機、過濾式離心機等。

過濾計算：過濾基本方程；Δ恒壓及恒速過濾方程；Δ間歇式及連續式過濾機的計算；過濾常數的測定。

第四章傳熱

概述：化工生產中常見的傳熱過程；實現傳熱過程的三類設備（直接混合式，間壁式及畜熱式）；加熱和冷卻方法；載熱體和冷卻劑的選擇；水蒸氣的生產過程及其特性；飽和水蒸氣表；傳熱的三種基本方式及其特點；化工中如常見的組合傳熱方式；穩定傳熱與不穩定傳熱。

熱傳導：熱傳導的基本概念；傅立葉定律；Δ導熱系數；平壁(單層與多層)的穩定熱傳導；Δ圓筒壁(單層與多層)的穩定熱傳導；串聯熱阻的概念。

對流傳熱：對流傳熱的分析；傳熱邊界層；對流傳熱速率方程；對流傳熱系數及其影響因素；因次分析在對流傳熱中的應用；有關準數的物理意義；Δ流體無相變時的對流傳熱系數（采用準數關聯式綜合實驗數據的好處，使用公式時的注意事項）；Δ蒸汽冷凝時的對流傳熱（兩種冷凝方式）；Δ影咱冷凝傳熱的因素，冷凝水除器及不凝性氣體的排除；Δ蒸汽冷凝時對流傳熱系數的關聯式；液體沸騰時的對流傳熱（液體沸騰傳熱的規律——自然對流、核狀沸騰與液狀沸騰，影響沸騰傳熱的因素，大容器沸騰及管內沸騰時對流傳熱系數的關聯式）；Δ工業用換熱器中對流傳熱系數的大致范圍。

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；高溫測定中的輻射誤差、設備熱損失。

Δ兩流體間壁傳熱過程的計算：傳熱速率方程、傳熱速率或熱負荷的計算、平均溫度差的計算、傳熱系數計算式的推導、總熱阻與分熱阻．主要熱阻與非主要熱阻的概念、污垢熱阻、工業用換熱器中傳熱系數的大致范圍、壁溫的估算、利用傳熱效率和傳熱單元效法進行傳熱計算；傳熱的強化與削弱。

換熱器：換熱器的型式（夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式．板翹式、螺旋板式與翹片管式）；特點及選型；Δ列管式換熱器（結構、熱應力及其消除方法、設計方法）。

第五章蒸餾

精餾過程的主要問題：Δ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x-y圖的影響；恒沸點概念；揮發度與相對揮發度；平衡蒸餾、簡單蒸餾及精餾的區別；利用t-x(y)圖說明精餾原理。

Δ雙組分連續精餾塔的計算：全塔物料衡算；理論塔板的概念；求取理論塔板數的途徑；精餾段操作線方程；提餾段操作線方程；兩操作線交點的軌跡——q線方程；逐板法及圖解法求理論塔板數；不同進料狀態的比較；回流比的確定（最小回流比，全回流與操作回流比）；進料裝置的熱量衡算；確定操作壓強的原則；多側線精餾塔的操作線；塔釜采用直接蒸汽加熱時的操作線；理論塔板數的捷算法；等板高度；分凝器應用場所。

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、應用和場合；水蒸汽蒸餾的基本概念及適用場合。

多組分精餾的特點。

第六章吸收

概述：吸收在化工中的應用；吸收劑、吸收質與惰性氣體；填料塔的構造；吸收過程的主要問題。

Δ吸收的基本理論：吸收過程的相平衡關系（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）；吸收過程的調節。

Δ單相流體中的傳質機理(分子擴散與費克定律；擴散系數及其影響因素，在氣相及液相中的穩定分子擴散、渦流擴散、對流擴散)；兩相流體間的傳質機理；雙膜理論；吸收速率方程（以不同濃度表示推動力的吸收速率方程，傳質系數和推動力的嚴格對應關系及傳質系數的換算，傳質系數和傳質分系數的關系）。

Δ吸收塔的計算：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:填料層高度的計算（圖解積分法、對數平均推動力法、傳質單元高度法等），板式吸收塔理論板數的計算。

吸收分系數與傳質單元高度的經驗式。

解吸過程與吸收過程的對比。

第七章塔的設備

概述：塔設備的一般要求；塔設備的分類；填料塔與板式塔的特點。板式塔的基本結構，有降液管式（塔板流動型式，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、浮動噴射塔等）；穿流式（篩孔及柵縫式穿流板）。

有降液管板式塔的流體力學計算，堰上的液流高度:降液管內液面高度；負荷性能圖．

浮閥塔的設計計算：塔徑、塔板間距、液流程數、溢流裝置、塔板布置；板上的浮閥數和開孔率、塔板壓降和淹塔情況校核、霧沫夾帶和漏液的校核．浮閥塔的負荷性能圖。

填料塔:填料：填料塔內的流體力學特性；液泛速度與塔徑計算；最小噴淋密度的校核；填料層的壓強降；填料塔的其他構件。

板式塔與填料塔的比較及塔設備的選型。

第八章干燥

概述：干燥過程的應用；干燥方法（對流加熱干燥、接觸加熱干燥、輻射加熱干燥、介電加熱干燥．冷凍干燥）；對流干燥的流程；干燥過程的實質。

Δ濕空氣的狀態參數與濕度圖；濕空氣的狀態參數（濕含量、相對濕度、焓、比熱、比熱容、干球溫度、濕球溫度、絕熱飽和溫度、露點）；濕空氣的濕度圖的作法與應用。

Δ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；空氣通過干燥器時的狀態變化；利用濕度圖求空氣狀態變化的方法；干燥器出口空氣狀態的選定原則；干燥器的熱效率。

Δ固體物料的干燥機理：物料中所含水分的性質（平衡水分與自由水分；結合水分與非結合水分）；干燥曲線與干燥速率曲線，根據干燥速率曲線分析干燥過程的機理（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；干燥過程可能對物料質量產生的影響:干燥條件的選擇．

恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間的計算。

干燥設備，廂式干燥器、氣流干燥器、沸騰床干燥器、噴霧干燥器；干燥器的選型。

干燥器的設計舉例，氣流干燥器的計算。

☆空氣濕度的調節方法。

第九章實驗課程內容（*注：初試不包括第九章實驗課程的內容，但復試包括）

1、緒論

2．測量儀表及測量方法簡介

3、流體流動型態的觀察與測定、柏勢利方程實驗

4、管道阻力測定

5、離心泵性能的測定

6、過濾實驗

7、傳熱實驗

8、吸收實驗

9、干燥實驗

10．精餾實驗