北京化工大学硕士研究生入学考试

《化工原理》考试大纲

（Unit Operations of Chemical Engineering）

一、课程名称及对象

名称：化工原理（含实验）

对象：化工类专业硕士研究生入学考试用

二、理论部分

第一章   流体流动

1．流体流动概述与流体静力学

    流体流动及输送问题；流体流动的考察方法；定态流动与非定态流动；流体流动的作用力；牛顿粘性定律；流体的物性；压强特性及表示方法；静力学方程及应用；液柱压差计。

    2. 流体流动的守恒原理

    流量与流速的定义；流体流动的质量守恒；流体流动的机械能守恒；柏努利方程及应用；动量守恒原理及应用。

    3．流体流动的内部结构与阻力计算

    雷诺实验；两种流动型态及判据；层流与湍流的特征；管流剪应力分布和速度分布；边界层概念；边界层分离现象；直管阻力；层流阻力；摩擦系数；湍流阻力——量纲分析法；当量的概念(当量直径，当量长度)；局部阻力；流动总阻力计算。

    4. 管路计算与流量测量

    简单管路计算：管路设计型计算特点及方法、管路操作型计算特点及方法；复杂管路的特点及计算方法；流动阻力对管内流动的影响；孔板流量计、文丘里流量计及转子流量计的测量原理和计算方法。

第二章  流体输送机械

1.离心泵

　　流体输送机械分类；管路特性方程；带泵管路的分析方法——过程分解法；离心泵工作原理与主要部件；气缚现象；理论压头及分析；性能参数与特性曲线；工作点和流量调节；泵组合操作及选择原则；安装高度与汽蚀现象；离心泵操作与选型。

2.其它类型泵与气体输送机械

　　正位移泵工作原理与结构、性能参数与流量调节（往复泵、旋转泵等）；旋涡泵的结构、工作原理及流量调节；气体输送机械分类；离心式通风机工作原理、性能参数与计算；罗茨鼓风机、真空泵、离心压缩机与往复压缩机。

第三章 流体通过颗粒层的流动

非均相分离概论；颗粒床层的特性；流体通过颗粒层的压降——数学模型法；过滤原理与设备；过滤速率、推动力和阻力的概念——过滤速率工程处理方法；过滤基本方程及应用；过滤常数；恒压过滤与恒速过滤；板框过滤机性能分析与计算；加压叶滤机性能分析与计算；回转真空过滤机性能分析与计算；加快过滤速率的途径。

第四章  颗粒的沉降与流态化

沉降原理；流体对颗粒运动的阻力；球形颗粒的曳力系数与斯托克斯定律；自由沉降过程；重力沉降速度；重力沉降设备（降尘室性能分析）；离心沉降速度；离心沉降设备（旋风分离器性能分析）；固体流态化概念；散式流态化与聚式流态化；流化曲线与流化床特征；起始流化速度与带出速度；流化床操作及其强化。

第五章  传热

1.热传导

傅立叶定律；导热系数及影响因素；一维定态热传导计算（单层与多层平壁、单层与多层圆筒壁）。

    2.对流传热

对流传热过程分析；牛顿冷却定律；对流传热系数及其影响因素；无相变对流传热系数经验关联式的建立；准数方程与准数的物理意义；管内强制对流传热、管外强制对流传热、自然对流传热、蒸汽冷凝传热、液体沸腾传热。

3. 热辐射

物体的辐射能力；斯蒂芬-波尔兹曼定律；克希霍夫定律；两灰体间的辐射传热。

4. 传热过程的计算

间壁换热过程；热量衡算式及总传热速率方程；总传热系数计算、热阻及传热平均温度差——传热速率的工程处理方法；污垢热阻；壁温的计算；传热设计型问题的参数选择和计算方法；传热操作型问题的分析和计算方法（传热效率及传热单元数）。

5. 换热器

间壁式换热器类型、结构及应用；列管式换热器的设计与选用；换热器的强化及其它类型。

第六章  气体吸收

1.  气体吸收概述与气液相平衡

    吸收依据；吸收目的；吸收过程的工业实施；吸收与解吸的特征；吸收过程的分类；吸收剂的选择；吸收过程的经济性；气体在液体中的溶解度；亨利定律；温度、压力对相平衡的影响；相平衡与吸收过程的关系。

2.  扩散与单相传质

    分子扩散与费克定律；气相和液相中的分子扩散（等摩尔反向扩散、单向扩散）；扩散系数及其影响因素；涡流扩散与对流传质；相内传质速率方程与传质分系数。

3.  相际传质

双膜理论；相际传质速率方程与总传质系数；传质推动力与传质系数的关系——传质速率的工程处理方法；吸收过程传质阻力分析及控制质阻。

4.  低浓度气体吸收（解吸）的计算

低浓度气体吸收的假定；物料衡算与操作线方程；传质速率与填料层高度的计算；传质单元数与传质单元高度——过程分解法；传质单元数的计算；吸收塔的设计型计算（吸收过程设计中参数的选择；最小液气比；塔内返混的影响）；吸收塔的操作型计算（计算方法及吸收过程的强化）；吸收与解吸过程的对比分析；板式吸收塔计算。

第七章   液体精馏

1.  液体蒸馏概述与二元物系的气液相平衡

蒸馏依据；蒸馏目的；蒸馏过程的工业实施；蒸馏操作的经济性；理想溶液的气液相平衡；拉乌尔定律、相图及相平衡曲线；泡点及露点的计算；相对挥发度；非理想溶液的气液平衡。

2.  平衡蒸馏与简单蒸馏

平衡蒸馏；简单蒸馏；平衡蒸馏与简单蒸馏的比较。

3.  精馏

    精馏原理；全塔物料衡算；恒摩尔流假定；理论板及板效率；加料板过程分析；精馏段与提馏段操作方程。

4.  双组分精馏的设计型计算和操作型计算

理论塔板的逐板计算法及图解法；回流比影响及选择；全回流及最少理论板数；最小回流比；进料热状况影响及选择；双组分精馏过程的其它类型；实际塔板与全塔效率；填料精馏塔计算；操作参数对精馏过程的影响；精馏塔的温度分布与灵敏板。

5.  间歇精馏与特殊精馏

间歇精馏的特点；恒回流比操作与恒馏出液组成操作；恒沸精馏的原理及应用；萃取精馏的原理及应用；恒沸精馏与萃取精馏的比较。

第八章 气液传质设备

气液传质过程对塔设备的一般要求；塔设备类型及特点；板式塔的设计意图；板式塔的结构；板上气液接触状态；塔板水力学性能和不正常操作现象；塔板负荷性能图；板式塔的效率；评价板式塔的性能指标；常见塔板型式及特点；筛板塔工艺计算内容；填料塔结构；填料种类及特性；气液两相在填料塔内的流动；填料塔压降与空塔气速的关系；最小喷淋密度；填料塔工艺计算方法；填料塔内的传质。

第九章  液液萃取

液液萃取过程；三角形相图及性质；物料衡算与杠杆定律；部分互溶物系的相平衡；分配系数与选择性系数；单级萃取；多级错流萃取；多级逆流萃取；萃取设备。

第十章 固体干燥

1. 物料的去湿方法；干燥过程的分类；干燥操作的经济性；湿空气的性质及计算；空气的湿度图及应用；湿空气状态的变化过程；水分在气固两相间的平衡（结合水分与非结合水分，平衡水分与自由水分）

2.干燥速率与干燥过程的计算

    恒定干燥条件下的干燥速率；干燥曲线与干燥速率曲线；干燥机理；间歇干燥过程的计算；连续干燥过程的特点；连续干燥过程的物料衡算、热量衡算及干燥器的热效率。

3.干燥设备

工业常用的干燥器；干燥器的性能要求与选型原则。

三、实验部分

1.       流体流动阻力的测定

2.       离心泵性能实验

3.       传热膜系数测定实验

4.       氧解吸实验

5.       精馏实验

6.       干燥实验

四、参考书

1.《化工原理》(上、下册)（第三版），陈敏恒等编. 北京：化学工业出版社，2006

2.《化工原理学习指导》，丁忠伟等编．北京：化学工业出版社，2006

3.《化工原理实验》，杨祖荣等编．北京：化学工业出版社，2004

4.《化工原理》（第二版），杨祖荣等编．北京：化学工业出版社，2009

5.《化工原理》(上、下册) ，谭天恩等编．北京：化学工业出版社，1990

6.《化工原理详解与应用》，丛德滋等编．北京：化学工业出版社，2002

7.《化工原理课程学习指导》，柴诚敬等编．天津：天津大学出版社，2002

8. 《Unit Operations of Chemical Engineering》（第六版，英文影印版），McCabe W．L．北京：化学工业出版社，2002

第二篇：20xx级化工原理

------------------------------------------------姓

名

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、

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级-----------------------------

订封

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------------------------------------------------------------------ 学

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考

试

日

期

----------------------------------------------------------------- 2005～2006学年第2学期期末考试 生物工程专业《化工原理》课程试卷（A） 注意事项：1、考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置； 2、密封线和装订线内不准答题。

一、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1、物料的干燥过程可以分为恒速干燥阶段和______________干燥阶段两部分。 2、在大气压为760mmHg柱的地区，某设备的真空表读数为728mmHg柱。若大气压为655mmHg柱，设备内要维持相同的操作绝压，则真空表读数为______________mmHg柱。 3、某泡点进料的连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172， 则回流比R=______________。 4、已知在A、B两种气体组成的混合体系中A的平衡分压为PA，且体系的总压为P，则A、B两种气体的摩尔比为______________。 5、在列管换热器中用冷却水冷却溶液，冷却水从20℃升至50℃；溶液由90℃降至60℃。则在换热器中逆流时的平均温度差为 。 6、生物工业中对热敏性物质的浓缩，常采用____________蒸发操作。 7、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，相平衡常数m=2，入塔气体浓度为6%，要求出塔气体浓度为0.2%（以上均为摩尔分率）, 则最小液气比为______________。 8、填料吸收塔塔径、筛板塔塔径、换热器壳体内径、光滑直管的管径均可由公式D=______________计算。 9、蒸发中造成温差损失的原因有 、 和液层静压效应、管路流动阻力三个原因。

10、二元理想溶液上方易挥发组分A的气相组成为0.3（摩尔分率），在平衡温度下，A组分的饱和蒸汽压为130kPa，则理想溶液中A组分的分压为 。

（第1页，共4页）

二、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1、压头的单位“m”是： （ ）

A.长度单位 B.高度单位 C.能量单位 D.速率单位

2、下列四个准数中，哪一个反映了流体的流动型态和湍动程度： （ ）

A.努塞尔准数 B.雷诺数 C.普朗特准数 D.格拉晓夫准数

3、在干燥流程中，湿空气经预热器预热后，其相对湿度： （ ）

A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定

4、影响降尘室生产能力的主要因素是： （ ）

A.降尘室的底面积 B.降尘室的高度 C.降尘室的粗糙度 D.降尘室的长度

5、稳定热传导过程中，已知r1、r2分别为圆筒壁的内外半径，当r2r1?2时，平均半径rm的表示形式为： （ ）

(r2?r1)2(r2?r1)2r1?r2r2?r1A.rm? B.rm? C.rm? D.rm? 222lnr2/r1

6、离心泵的特性曲线中，效率随流量增大的变化形式为： （ ）

A.增大 B.先增大后降低 C.降低 D.先降低后增大

7、对于恒压过滤： （ ）

A.滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的2倍

B.滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍

C.滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍

D.当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的2倍

8、精馏操作中，饱和蒸汽进料时，进料会： （ ）

A.全部进入提馏段 B.停留在进料板上

C.全部进入精馏段 D.分流进入提馏段和精馏段

9、离心泵最常用的调节方法是： （ ）

A.改变排出管路中阀门开度 B.改变吸入管路中阀门开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小 D.车削离心泵的叶轮

10、流体在圆形直管内作强制湍流时，定性温度为： （ ）

A.流体进口温度 B.流体出口温度

C.流体进出口温度对数平均值 D.流体进出口温度算术平均值

（第2页，共4页）

三、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，共10分）

1、蒸发：

2、过滤：

3、露点：

4、吸收：

5、湿度：

四、简答题（本大题共3小题，其中第1、2小题每小题5分，第3小题10分，共20分）

1、离心泵起动时，为什么要把出口阀门关闭？

2、为什么板框压滤机的洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的1/4倍？

（第3页，共4页）

3、试分析间壁两侧流体的温度变化情况，并推导出忽略污垢热阻时平壁的总传热系数的表达形式。

五、计算题（本大题共4小题，从中任选3道题作答，每小题10分，共30分）

1、 密度为850㎏/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内液面维持恒

定，塔内表压强为9.81?103Pa，进料量为5m3/h，连接管直径为?38?2.5mm，料液在连接管内流动时能量损失为30J/㎏（不包括出口的能量损失），试求高位槽液面应比进料口高出多少？

2、 一小型板框压滤机有10个框，长宽各为0.2m。在200kPa（表压）下恒压过滤两小时，滤框充满滤饼，且得滤液160L，每次洗涤与装卸时间为1h，若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力忽略不计，求：洗涤速率。

3、有一台套管换热器，采用管径为?38?2.5mm的钢管，换热管总长为36m，逆流操作，管内走水，将管间4200 kg/h的苯液从65℃冷却到35℃，水温从25℃升到35℃，已知苯液的比热为 1.80kJ/kg·K。试计算：该换热器传热系数K。

4、苯和甲苯混合物中，含苯0.4，流量为1000kmol?h?1，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90％，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知?＝2.5。试求：精馏段操作线方程。

（第4页，共4页）