2023年硕士研究生入学考试自命题考试大纲
考试科目代码:F218
考试科目名称:化工原理
一、考核目标
(一)要求学生具有工程观点和解决工程实际问题的能力,包括对化工单元操作进行工程计算的能力、正确运用工程图表的能力以及运用技术经济观点分析、解决工程实际问题的能力。
(二)要求学生掌握一些处理工程问题的基本方法,如因次分析法、数学模型法、过程分解法、试差计算法和图解计算法等,使学生具备在不同场合选用不同方法处理工程问题的能力。
(三)要求学生具有从过程的基本原理出发,观察、分析、综合、归纳众多影响因素,从中找出问题的主要方面,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力、创新思维能力和独立工作能力。
二、试卷结构
(一)考试时间:60分钟,满分:100分
(二)题型结构
1、选择填空题:20小题,每小题1分,共20分
2、问答题:5小题,每小题6分,共30分
3、计算题:5小题,每小题10分,共50分
三、答题方式
答题方式为闭卷、笔试
四、考试内容
(一)绪论部分,2%
1、考试内容:
(1)单元操作类型;
(2)单元操作依据的理论基础
(3)单位换算;
(4)物料守恒;
(5)能量守恒。
2、考试要求:
(1)掌握单元操作的基本概念;
(2)理解单元操作依据的理论基础(物理本质)、单元操作的研究方法;
(3)单位换算;
(4)物料守恒;
(5)能量守恒。
(二)流体流动部分,18%
1、考试内容
(1)流体运动的考察方法、流体受力和能量守恒分析方法;
(2)流体静力学及压强测定;
(3)流体流动的连续性方程及其应用;
(4)机械能守恒及伯努利方程的应用;
(5)流动型态(层流和湍流)及判据;
(6)流速分布及流动阻力分析及计算;
(7)因次分析方法;
(8)简单和复杂管路计算(串联、并联、分支);
(9)各流量计测量流量、能量损失的公式及的基本原理及应用。
2、考试要求
(1)掌握依据流体随压力、温度、时间变化定性分类的基本概念:可压缩流体、不可压缩流体、稳定流动与不稳定流动、牛顿流体与非牛顿流体等;掌握压力表示方法的概念;
(2)掌握管内流体流动型态决定因素、层流和湍流的判断方法;能解释边界层与边界层分离现象及其对传热、传质过程的影响;掌握量纲分析法原理;
(3)了解流体在管路系统内流动的基本方程,其中包括连续性方程和机械能衡算方程,会用连续性方程及柏努利方程进行管路计算。
(三)流体输送机械,15%
1、考试内容
(1)主要流体输送机械的类型及特点;
(2)离心泵的类型、结构、工作原理、性能参数、特性曲线、流量调节、组合操作、安装、气缚和汽蚀现象。
2、考试要求
(1)掌握离心泵的压头、理论压头与实际压头的概念、离心泵的主要性能参数,包括有效功率、轴功率和效率等概念;掌握汽蚀现象的概念;
(2)了解离心泵操作原理;了解气缚现象及其防止措施;了解离心泵的特性曲线及其特点;掌握离心泵特性曲线与管路特性曲线;掌握离心泵的工作点的确定与流量调节方法;会用汽蚀余量或允许吸上真空度确定离心泵的安装高度。
(四)机械分离与固体流态化,15%
1、考试要求
(1)理解均相混合物、非均相混合物的概念;掌握表征颗粒特征的基本概念:如球形度等;理解“目”的涵义:掌握自由沉降;掌握深层过滤与滤饼过滤的概念、了解滤饼的可压缩性及比阻等概念;掌握不同洗涤方式的概念;
(2)掌握重力沉降原理及沉降速度概念及表达式(重点掌握层流态);离心沉降原理及沉降速度表达式(重点掌握层流态);掌握降尘室和旋风分离器的结构原理、选型和过程计算;掌握滤饼过滤中流体流动简化方法;掌握流化床的两种状态;
(3)掌握过滤问题的计算:包括恒压过滤和恒速过滤的计算;并掌握板框式过滤机、叶滤机等典型过滤设备的基本结构及操作计算。
(五)传热,20%
1、考试内容
(1)冷、热流体热交换的形式、载热体;
(2)传热速率和热通量及传热机理;
(3)热传导与傅立叶定律、导热系数;
(4)平壁、圆筒壁和多层壁稳定热传导的计算;
(5)对流传热过程分析和数学描述;
(6)准数和传热系数经验关联式;
(7)沸腾传热和冷凝传热;
(8)黑体辐射及基本规律;
(9)传热过程计算;
(10)换热器的分类、计算与选型;
2、考试要求
(1)掌握传热速率两种表述方式:热流量与热通量;掌握稳态温度场和非稳态温度场的概念;了解给热时定性温度的涵义、掌握辐射传热的基本概念,包括灰体和黑度等;
(2)了解传热的三种基本方式;理解傅立叶定律及其表达形式;了解流体通过间壁传热过程;掌握牛顿冷却定律及其表达形式;了解对流传热系数的影响因素;了解描述自然对流时量纲分析中常用准数符号及其涵义;了解斯蒂芬-波尔兹曼定律;
(3)重点掌握多层平壁和多层圆筒壁稳定热传导的计算;会用流体特征数关联式计算对流换热问题(重点掌握圆形直管内流体无相变湍流条件下对流传热系数的计算,间壁传热计算);掌握两物体表面间的相互辐射换热计算。
(六)蒸馏,20%
1、考试内容
(1)蒸馏原理与蒸馏操作;
(2)平衡蒸馏和简单蒸馏;
(3)理想和非理想体系的汽液相平衡;
(4)精馏原理和精馏过程的数学描述;
(5)精馏塔的操作和操作线方程;
(6)双组分精馏的设计型和操作型计算;
(7)间歇精馏特点与计算。
2、考试要求
(1)熟练掌握两组分气-液平衡的相图及蒸馏和精馏的基本原理;掌握恒摩尔假设及其意义;能根据特定的分离要求确定理论板层数及最佳进料位置;掌握最小回流比和最回流的分析和计算;掌握精馏操作条件变化(回流比、进料热状况、进料组成)对精馏过程的影响;掌握塔径和塔高计算。
(2)了解特殊精馏的特点。
(七)吸收,10%
1、考试内容
(1)气液相平衡;
(2)分子扩散和菲克定律、扩散系数;
(3)对流传质理论和相关准数;
(4)吸收过程的数学描述;
(5)吸收塔的设计型和操作型计算;
(6)气体吸收特点和吸收过程计算。
2、考试要求
(1)熟练掌握传质、吸收与解吸过程的基本理论,
(2)了解扩散系数、传质系数等参数的计算方法。
(3)掌握物料衡算和操作线方程,以及吸收过程的计算(如最小液气比和吸收剂用量)。
(4)掌握填料层高度计算(传质单元高度和传质单元数的定义及物理意义);传质单元数计算(平均推动力法、吸收因数法)。
(5)掌握操作参数变化对吸收操作或设计的影响。
(6)了解主要的吸收设备、流程及应用。
(一)夏清、贾绍义主编:《化工原理》(上、下),天津大学出版社,2012年1月第2版。
(二)贾绍义、柴诚敬主编:《化工原理》(上、下),化学工业出版社,2020年9月第3版。