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北京化工大學|研究生入學考試《化工原理》考試大綱

2020-09-28 15:41:32教育

學院簡介

化學工程學院是北京化工大學核心學院之一,其前身涵蓋基本有機合成和無機化工等專業,始建於1958年,與學校同步建立。1978年院系調整後成立化學工程系,1984年獲得博士學位授予權,1988年設立化學工程與技術博士後科研流動站。1996年由化學工程系、製藥與生物工程系、環境工程系和化工研究所組建成立了化學工程學院。2000年,化學工程與技術獲得國家一級學科博士學位授予權。2001年,化學工程成為國家重點學科。2005年,化學工程與技術博士後科研流動站被評為全國優秀博士後流動站。2006年,在教育部評估中心組織的學科評估中,化學工程與技術一級學科在全國同類學科中排名第5。2007年,化學工程與技術學科成為首批國家一級重點學科。2014年設立環境科學與工程博士後科研流動站。化學工程學院是中國大陸化工高等科技人才培養和科學研究的重要基地,已位居於全國著名大學同類院系一流水平行列。

北京化工大學|研究生入學考試《化工原理》考試大綱

初試考試大綱

一、課程名稱及物件

名稱:化工原理(含實驗)

物件:化工類專業碩士研究生入學考試用

二、理論部分

第一章流體流動

1.流體流動概述與流體靜力學

流體流動及輸送問題;流體流動的考察方法;定態流動與非定態流動;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;靜力學方程及應用;液柱壓差計。

2.流體流動的守恆原理

流量與流速的定義;流體流動的質量守恆;流體流動的機械能守恆;柏努利方程及應用;動量守恆原理及應用。

3.流體流動的內部結構與阻力計算

雷諾實驗;兩種流動型態及判據;層流與湍流的特徵;管流剪應力分佈和速度分佈;邊界層概念;邊界層分離現象;直管阻力;層流阻力;摩擦係數;湍流阻力——量綱分析法;當量的概念(當量直徑,當量長度);區域性阻力;流動總阻力計算。

4.管路計算與流量測量

簡單管路計算:管路設計型計算特點及方法、管路操作型計算特點及方法;複雜管路的特點及計算方法;流動阻力對管內流動的影響;孔板流量計、文丘裡流量計及轉子流量計的測量原理和計算方法。

第二章流體輸送機械

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;氣縛現象;理論壓頭及分析;效能引數與特性曲線;工作點和流量調節;泵組合操作及選擇原則;安裝高度與汽蝕現象;離心泵操作與選型。

2.其它型別泵與氣體輸送機械

  正位移泵工作原理與結構、效能引數與流量調節(往復泵、旋轉泵等);旋渦泵的結構、工作原理及流量調節;氣體輸送機械分類;離心式通風機工作原理、效能引數與計算;羅茨鼓風機、真空泵、離心壓縮機與往復壓縮機。

第三章流體透過顆粒層的流動

非均相分離概論;顆粒床層的特性;流體透過顆粒層的壓降——數學模型法;過濾原理與裝置;過濾速率、推動力和阻力的概念——過濾速率工程處理方法;過濾基本方程及應用;過濾常數;恆壓過濾與恆速過濾;板框過濾機效能分析與計算;加壓葉濾機效能分析與計算;迴轉真空過濾機效能分析與計算;加快過濾速率的途徑。

第四章顆粒的沉降與流態化

沉降原理;流體對顆粒運動的阻力;球形顆粒的曳力系數與斯托克斯定律;自由沉降過程;重力沉降速度;重力沉降裝置(降塵室效能分析);離心沉降速度;離心沉降裝置(旋風分離器效能分析);固體流態化概念;散式流態化與聚式流態化;流化曲線與流化床特徵;起始流化速度與帶出速度;流化床操作及其強化。

第五章傳熱

1.熱傳導

傅立葉定律;導熱係數及影響因素;一維定態熱傳導計算(單層與多層平壁、單層與多層圓筒壁)。

2.對流傳熱

對流傳熱過程分析;牛頓冷卻定律;對流傳熱係數及其影響因素;無相變對流傳熱係數經驗關聯式的建立;準數方程與準數的物理意義;管內強制對流傳熱、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。

3.熱輻射

物體的輻射能力;斯蒂芬-波爾茲曼定律;克霍夫定律;兩灰體間的輻射傳熱。

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;總傳熱係數計算、熱阻及傳熱平均溫度差——傳熱速率的工程處理方法;汙垢熱阻;壁溫的計算;傳熱設計型問題的引數選擇和計算方法;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)。

5.換熱器

間壁式換熱器型別、結構及應用;列管式換熱器的設計與選用;換熱器的強化及其它型別。

第六章氣體吸收

1.氣體吸收概述與氣液相平衡

吸收依據;吸收目的;吸收過程的工業實施;吸收與解吸的特徵;吸收過程的分類;吸收劑的選擇;吸收過程的經濟性;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係。

2.擴散與單相傳質

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);擴散係數及其影響因素;渦流擴散與對流傳質;相內傳質速率方程與傳質分系數。

3.相際傳質

雙膜理論;相際傳質速率方程與總傳質係數;傳質推動力與傳質係數的關係——傳質速率的工程處理方法;吸收過程傳質阻力分析及控制質阻。

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;傳質速率與填料層高度的計算;傳質單元數與傳質單元高度——過程分解法;傳質單元數的計算;吸收塔的設計型計算(吸收過程設計中引數的選擇;最小液氣比;塔內返混的影響);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。

第七章液體精餾

1.液體蒸餾概述與二元物系的氣液相平衡

蒸餾依據;蒸餾目的;蒸餾過程的工業實施;蒸餾操作的經濟性;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;相對揮發度;非理想溶液的氣液平衡。

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。

3.精餾

精餾原理;全塔物料衡算;恆摩爾流假定;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。

4.雙組分精餾的設計型計算和操作型計算

理論塔板的逐板計演算法及圖解法;迴流比影響及選擇;全迴流及最少理論板數;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型別;實際塔板與全塔效率;填料精餾塔計算;操作引數對精餾過程的影響;精餾塔的溫度分佈與靈敏板。

5.間歇精餾與特殊精餾

間歇精餾的特點;恆迴流比操作與恆餾出液組成操作;恆沸精餾的原理及應用;萃取精餾的原理及應用;恆沸精餾與萃取精餾的比較。

第八章氣液傳質裝置

氣液傳質過程對塔裝置的一般要求;塔裝置型別及特點;板式塔的設計意圖;板式塔的結構;板上氣液接觸狀態;塔板水力學效能和不正常操作現象;塔板負荷效能圖;板式塔的效率;評價板式塔的效能指標;常見塔板型式及特點;篩板塔工藝計算內容;填料塔結構;填料種類及特性;氣液兩相在填料塔內的流動;填料塔壓降與空塔氣速的關係;最小噴淋密度;填料塔工藝計算方法;填料塔內的傳質。

第九章液液萃取

液液萃取過程;三角形相圖及性質;物料衡算與槓桿定律;部分互溶物系的相平衡;分配係數與選擇性係數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取裝置。

第十章固體乾燥

1.物料的去溼方法;乾燥過程的分類;乾燥操作的經濟性;溼空氣的性質及計算;空氣的溼度圖及應用;溼空氣狀態的變化過程;水分在氣固兩相間的平衡(結合水分與非結合水分,平衡水分與自由水分)

2.乾燥速率與乾燥過程的計算

恆定乾燥條件下的乾燥速率;乾燥曲線與乾燥速率曲線;乾燥機理;間歇乾燥過程的計算;連續乾燥過程的特點;連續乾燥過程的物料衡算、熱量衡算及乾燥器的熱效率。

3.乾燥裝置

工業常用的乾燥器;乾燥器的效能要求與選型原則。

三、實驗部分

1.流體流動阻力的測定

2.離心泵效能實驗

3.傳熱膜係數測定實驗

4.氧解吸實驗

5.精餾實驗

6.乾燥實驗

四、參考書

1.《化工原理》(上、下冊),丁忠偉,劉麗英,劉偉.北京:高等教育出版社,2014

2.《化工原理學習指導》(第二版),丁忠偉等編.北京:化學工業出版社,2014

3.《化工原理實驗》(第二版),楊祖榮等編.北京:化學工業出版社,2014

4.《化工原理》(第三版),楊祖榮等編.北京:化學工業出版社,2014

5.《化工原理》(第三版),陳敏恆等編.北京:化學工業出版社,2006

北京化工大學|研究生入學考試《化工原理》考試大綱


複試考試大綱

第一部分《化工原理》考試大綱

一.適用的招生專業

化學工程與技術:化學工藝、化學工程、工業催化。

二.考試的基本要求

1.掌握的內容

流體的密度和粘度的定義、單位及影響因素,壓力的定義、表示法及單位換算;流體靜力學方程、連續性方程、柏努利方程及其應用;流動型態及其判據,雷諾準數的物理意義及計算;流體在管內流動的機械能損失計算;簡單管路的計算;離心泵的工作原理、效能引數、特性曲線,泵的工作點及流量調節,泵的安裝及使用等。

非均相混合物的重力沉降與離心沉降基本計算公式;過濾的機理和基本方程式。

熱傳導、熱對流、熱輻射的傳熱特點;傳導傳熱基本方程式及在平壁和圓筒壁定態熱傳導過程中的應用;對流傳熱基本原理與對流傳熱係數,流體在圓形直管內強制湍流時對流傳熱係數關聯式及其應用;總傳熱過程的計算;管式換熱器的結構和傳熱計算。

相組成的表示法及換算;氣體在液體中溶解度,亨利定律各種表示式及相互間的關係;相平衡的應用;分子擴散、菲克定律及其在等分子反向擴散和單向擴散的應用;對流傳質概念;雙膜理論要點;吸收的物料衡算、操作線方程及圖示方法;最小液氣比概念及吸收劑用量的確定;填料層高度的計算,傳質單元高度與傳質單元數的定義、物理意義,傳質單元數的計算(平推動力法和吸收因數法);吸收塔的設計計算。

雙組分理想物系的氣液相平衡關係及相圖表示;精餾原理及精餾過程分析;雙組分連續精餾塔的計算(包括物料衡算、操作線方程、q線方程、進料熱狀況引數q的計算、迴流比確定、求算理論板層數等);板式塔的結構及氣液流動方式、板式塔非理想流動及不正常操作現象、全塔效率和單板效率、塔高及塔徑計算。

溼空氣的性質及計算;溼空氣的焓溼圖及應用;乾燥過程的物料衡算和熱量衡算;恆速乾燥階段與降速乾燥階段的特點;物料中所含水分的性質。

液液萃取過程;三角形相圖及性質。

柏努利演示實驗;雷諾演示實驗;流體阻力實驗;離心泵效能實驗;精餾實驗;吸收(解吸)實驗。

基本結構與計

基本結構與計

基本結構與計

基本結構與計

2.熟悉的內容

層流與湍流的特徵;複雜管路計算要點;測速管、孔板流量計及轉子流量計的工作原理、基本結構與計算;往復泵的工作原理及正位移特性;離心通風機的效能引數、特性曲線。

沉降區域的劃分;降塵室生產能力的計算。

有相變對流傳熱過程及影響因素;複雜流動的平均溫度差求算;列管式換熱器的設計要點;傳熱過程強化措施。

各種形式的傳質速率方程、傳質係數和傳質推動力的對應關係;各種傳質係數間的關係;氣膜控制與液膜控制;吸收劑的選擇;吸收塔的操作型分析;解吸的特點及計算。

理論板層數簡捷計演算法;精餾裝置的熱量衡算;平衡蒸餾、簡單蒸餾的特點及計算;塔板的主要型別、塔板負荷效能圖的特點及作用。

空氣透過乾燥器時的狀態變化;臨界含水量的含義及影響因素;恆速乾燥階段乾燥時間的計算方法;乾燥過程的強化。

物料衡算與槓桿定律。

3.瞭解的內容

層流內層與邊界層;其它化工用泵的工作原理及特性;往復壓縮機的工作原理。

降塵室、沉降槽、離心沉降、過濾等裝置的構造、原理及選擇;非均相混合物分離過程的強化。

常用換熱器型別、結構及工作原理;熱輻射基本概念及計算;對流與輻射聯合傳熱。

分子擴散係數及影響因素;塔高計算基本方程的推導。

其它精餾方式的特點;精餾過程的強化及展望。

各種乾燥器的結構及工作原理;乾燥器的設計要點。

部分互溶物系的相平衡;分配係數與選擇性係數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取裝置。

三.考試的方法和考試時間

考試為閉卷筆試,可以使用無字典和程式設計功能的電子計算器;考試時間為1.5小時。

四.考試的主要內容與要求

1、流體流動概述與流體靜力學

流體流動及輸送問題;流體流動的考察方法;定態流動與非定態流動;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;靜力學方程及應用;液柱壓差計。

2、流體流動的守恆原理

流量與流速的定義;流體流動的質量守恆;流體流動的機械能守恆;柏努利方程及應用;動量守恆原理及應用。

3、流體流動的內部結構與阻力計算

雷諾實驗;兩種流動型態及判據;層流與湍流的特徵;管流剪應力分佈和速度分佈;邊界層概念;邊界層分離現象;直管阻力;層流阻力;摩擦係數;湍流阻力——因次分析法;當量的概念(當量直徑,當量長度);區域性阻力;流動總阻力計算。

4、管路計算與流量測量

簡單管路計算:管路設計型計算特點及方法、管路操作型計算特點及方法;複雜管路的特點及計算方法;流動阻力對管內流動的影響;孔板流量計、文丘裡流量計及轉子流量計的測量原理和計算方法。

5、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;氣縛現象;理論壓頭及分析;效能引數與特性曲線;工作點和流量調節;泵組合操作及選擇原則;裝高度與汽蝕現象;離心泵操作與選型。

6、其它型別泵與氣體輸送機械

  正位移泵工作原理與結構、效能引數與流量調節(往復泵、旋轉泵等);旋渦泵的結構、工作原理及流量調節;氣體輸送機械分類;離心式通風機工作原理;效能引數與計算;羅茨鼓風機、真空泵、離心壓縮機與往復壓縮機。

7、液體攪拌

攪拌的目的及方法;機械攪拌裝置的基本構件;常用攪拌器的型別及特點;攪拌器的功能;均相液體的混合機理;非均相物系的混合機理;常見攪拌器的效能;強化湍動的措施。

8、流體透過顆粒層的流動

非均相分離概論;顆粒床層的特性;流體透過顆粒層的壓降——數學模型法;過濾原理與裝置;過濾速率、推動力和阻力的概念——過濾速率工程處理方法;過濾基本方程及應用;過濾常數;恆壓過濾與恆速過濾;板框過濾機效能分析與計算;加壓葉濾機效能分析與計算;迴轉真空過濾機效能分析與計算;加快過濾速率的途徑。

9、顆粒的沉降與流態化

沉降原理;流體對顆粒運動的阻力;球形顆粒的曳力系數與斯托克斯定律;自由沉降過程;重力沉降速度;重力沉降裝置(降塵室效能分析);離心沉降速度;離心沉降裝置(旋風分離器效能分析);固體流態化概念;散式流態化與聚式流態化;流化曲線與流化床特徵;起始流化速度與帶出速度;流化床操作及其強化。

10、.傳熱概述與熱傳導

傳熱過程在化工生產中的應用;傳熱的基本方式;工業換熱過程;傳熱速率;傅立葉定律;導熱係數及影響因素;一維定態熱傳導計算(單層與多層平壁、單層與多層圓筒壁)。

11.對流傳熱

對流傳熱過程分析;牛頓冷卻定;對流傳熱係數及其影響因素;無相變對流傳熱係數經驗關聯式的建立;準數方程與準數的物理意義;管內強制對流傳熱、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。

12.熱輻射

物體的輻射能力;斯蒂芬-波爾茲曼定律;克希霍夫定律;兩灰體間的輻射傳熱。

13.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;總傳熱係數計算、熱阻及傳熱平均溫度差——傳熱速率的工程處理方法;汙垢熱阻;壁溫的計算;傳熱設計型問題的引數選擇和計算方法;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)。

14.換熱器

間壁式換熱器型別、結構及應用;列管式換熱器的設計與選用;換熱器的強化及其它型別。

15.氣體吸收概述與氣液相平衡

吸收依據;吸收目的;吸收過程的工業實施;吸收與解吸的特徵;吸收過程的分類;吸收劑的選擇;吸收過程的經濟性;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係。

16.擴散與單相傳質

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、單相擴散);擴散係數及其影響因素;渦流擴散與對流傳質;相內傳質速率方程與傳質分系數。

17.相際傳質

雙膜理論;相際傳質速率方程與總傳質係數;傳質推動力與傳質係數的關係——傳質速率的工程處理方法;吸收過程傳質阻力分析及控制質阻。

18.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;傳質速率與填料層高度的計算;傳質單元數與傳質單元高度——過程分解法;傳質單元數的計算;吸收塔的設計型計算(吸收過程設計中引數的選擇;最小液氣比;塔內返混的影響);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。

19.液體蒸餾概述與二元物系的氣液相平衡

蒸餾依據;蒸餾目的;蒸餾過程的工業實施;蒸餾操作的經濟性;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;相對揮發度;非理想溶液的氣液平衡。

20.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。

21.精餾

精餾原理;全塔物料衡算;恆摩爾流假定;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。

22.雙組分精餾的設計型計算和操作型計算

理論塔板的逐板計演算法及圖解法;迴流比影響及選擇;全迴流及最少理論板數;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型別;實際塔板與全塔效率;填料精餾塔計算;操作引數對精餾過程的影響;精餾塔的溫度分佈與靈敏板。

23.間歇精餾與特殊精餾

間歇精餾的特點;恆迴流比操作與恆餾出液組成操作;恆沸精餾的原理及應用;萃取精餾的原理及應用;恆沸精餾與萃取精餾的比較。

24.氣液傳質裝置

氣液傳質過程對塔裝置的一般要求;塔裝置型別及特點;板式塔的設計意圖;板式塔的結構;板上氣液接觸狀態;塔板水力學效能和不正常操作現象;塔板負荷效能圖;板式塔的效率;評價板式塔的效能指標;常見塔板型式及特點;篩板塔工藝計算內容;填料塔結構;填料種類及特性;氣液兩相在填料塔內的流動;填料塔壓降與空塔氣速的關係;最小噴淋密度;填料塔工藝計算方法;填料塔內的傳質。

25.液液萃取

液液萃取過程;三角形相圖及性質;物料衡算與槓桿定律;部分互溶物系的相平衡;分配係數與選擇性係數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取裝置。

26.固體乾燥概述與乾燥靜力學

物料的去溼方法;乾燥過程的分;乾燥操作的經濟性;溼空氣的性質及計算;空氣的溼度圖及應用;溼空氣狀態的變化過程;水分在氣固兩相間的平衡(結合水分與非結合水分,平衡水分與自由水分)

27.乾燥速率與乾燥過程的計算

恆定乾燥條件下的乾燥速率;乾燥曲線與乾燥速率曲線;乾燥機理;間歇乾燥過程的計算;連續乾燥過程的特點;連續乾燥過程的物料衡算、熱量衡算及乾燥器的熱效率。

28.乾燥裝置

工業常用的乾燥器;乾燥器的效能要求與選型原則。

29.實驗。

(1)柏努利演示實驗

實測靜止和流動的流體中各項壓頭及其相互轉換;驗證流體靜力學原理和柏努利方程;實測流體流動壓頭變化及相應壓頭損失,確定兩者相互之間關係。

(2).雷諾演示實驗

觀測雷諾數與流體流動型別關係;觀察層流中流體質點的速度分佈。

(3)流體阻力實驗

掌握流體流動阻力測定方法,測定直管摩擦阻力系數及區域性阻力系數;驗證層流區摩擦阻力系數與雷諾數和管子相對粗糙度關係。

(4)離心泵效能實驗

測定離心泵效能曲線並確定最佳工作範圍;測定孔板流量計的孔流係數。

(5)強制對流傳熱膜係數的測定實驗

透過實驗確定傳熱膜係數準數關聯式中的係數和指數;分析影響傳熱膜係數的因素;瞭解強化傳熱的途徑。

(6)精餾實驗

掌握精餾塔的操作方法與調節方法;測定全迴流全塔效率及單板效率。

(7)吸收(解吸)實驗

觀察填料塔流體力學狀態,測定壓降與氣速的關係曲線;測定總傳質係數,分析其影響因素。

五.試卷結構

試卷滿分50分,解答題和計算題。

六.主要參考書

陳敏恆等編.化工原理(上、下冊)(第三版).北京:化學工業出版社,2006。

(所有內容整理自官網,僅做學習和參考)