科目代碼、名稱:化工原理
專業類別：■學術型 □專業學位
適用專業:081701化學工程、081702化學工藝、081704應用化學、081705工業催化、0817Z1生物質資源利用技術與工程
一、 基本內容
第一章 流體流動
1.1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。
1.2流體流動的守恒原理
流量與流速的定義;流體流動的質量守恒;流體流動的機械能守恒;柏努利方程及應用;動量守恒原理及應用。
1.3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;層流與湍流的特征;管流剪應力分布和速度分布;邊界層概念;邊界層分離現象;直管阻力;層流阻力;摩擦系數;湍流阻力——量綱分析法;當量的概念(當量直徑，當量長度);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：管路設計型計算特點及方法、管路操作型計算特點及方法;復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、文丘里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
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;氣縛現象;理論壓頭及分析;性能參數與特性曲線;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。
2.2其它類型泵與氣體輸送機械
正位移泵工作原理與結構、性能參數與流量調節(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、性能參數與計算;羅茨鼓風機、真空泵、離心壓縮機與往復壓縮機。
第三章 機械分離與固體流態化
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——數學模型法;過濾原理與設備;過濾速率、推動力和阻力的概念——過濾速率工程處理方法;過濾基本方程及應用;過濾常數;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;重力沉降設備(降塵室性能分析);離心沉降速度;離心沉降設備(旋風分離器性能分析);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
傅立葉定律;導熱系數及影響因素;一維定態熱傳導計算(單層與多層平壁、單層與多層圓筒壁)。
4.2對流傳熱
對流傳熱過程分析;牛頓冷卻定律;對流傳熱系數及其影響因素;無相變對流傳熱系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。
4.3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。
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;傳熱設計型問題的參數選擇和計算方法;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)。
4.5換熱器
間壁式換熱器類型、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;吸收目的;吸收過程的工業實施;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系。
5.2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);擴散系數及其影響因素;渦流擴散與對流傳質;相內傳質速率方程與傳質分系數。
5.3相際傳質
雙膜理論;相際傳質速率方程與總傳質系數;傳質推動力與傳質系數的關系——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。
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(吸收過程設計中參數的選擇;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;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。
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;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用;萃取精餾的原理及應用;恒沸精餾與萃取精餾的比較。
第七章 氣液傳質設備
氣液傳質過程對塔設備的一般要求;塔設備類型及特點;板式塔的設計意圖;板式塔的結構;板上氣液接觸狀態;塔板水力學性能和不正常操作現象;塔板負荷性能圖;板式塔的效率;評價板式塔的性能指標;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系;最小噴淋密度;填料塔工藝計算方法;填料塔內的傳質。
第八章 萃取
液液萃取過程;三角形相圖及性質;物料衡算與杠桿定律;部分互溶物系的相平衡;分配系數與選擇性系數;單級萃取;多級錯流萃取;多級逆流萃取;萃取設備。
第九章 干燥
9.1干燥概念及濕空氣性質
物料的去濕方法;干燥過程的分類;干燥操作的經濟性;濕空氣的性質及計算;空氣的濕度圖及應用;濕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)
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;連續干燥過程的特點;連續干燥過程的物料衡算、熱量衡算及干燥器的熱效率。
9.3干燥設備
工業常用的干燥器;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、分數比例等)
(一)考試時間：180分鐘
(二)總分：150分
(三)考試方式：閉卷，筆試
(四)題型與分數比例：
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, 科學出版社，2007
《化工原理》下冊，第2版， 馮霄 , 何潮洪 主編, 科學出版社，2007
《化工原理》(上、下冊)(第三版)，譚天恩，化學工業出版社，2006
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