2021長沙理工大學化學工程綜合研究生參考書目及考試大綱 正文

科目代碼：F0904 科目名稱：化學工程綜合
 
一、考試要求
要求考生熟練掌握最基本的單元操作的基本概念和基礎理論，對單元過程的典型設備具備基礎的判斷和選擇能力；掌握本大綱所要求的單元操作的基本常規(guī)計算方法，常見過程的計算和典型設備的設計計算或選型；熟悉運用過程的基本原理，根據(jù)生產(chǎn)上的具體要求，對各單元操作進行調(diào)節(jié)；了解化工生產(chǎn)的各單元操作中的故障，能夠?qū)ふ液头治鲈?，并提出消除故障和改進過程及設備的途徑。掌握各種常用分離過程的基本理論、操作特點、簡潔計算方法和強化改進操作的途徑。掌握化學反應工程的基本原理理想反應器的基本計算非理想反應器的基本概念具備利用化學反應工程的基本知識分析和解決工程實際問題的能力。系統(tǒng)地理解化工熱力學的知識結構掌握基本定義和基本概念，掌握熱力學性質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取方法（查閱文獻、建立數(shù)學模型、利用實驗數(shù)據(jù)等）與評價方法；以及掌握熱力學原理的應用方法（針對化工生產(chǎn)中的相平衡和化學平衡問題、能量轉換與利用問題進行過程條件或系統(tǒng)特性的分析與計算）。
二、考試內(nèi)容 
（一）《化工原理》部分
1. 緒論
化工原理課程的性質(zhì)和基本內(nèi)容；典型單元操作；物料衡算和能量衡算。
2. 流體流動
流體靜力學原理和應用；流體靜力學基本方程；U型壓差計；流體流動中的守恒定律；流體流動的連續(xù)性方程及其應用；柏努利方程及其幾何意義和應用；流體流動的阻力；流動型態(tài)-層流和湍流；雷諾數(shù)的物理意義；牛頓粘性定律；管流速度分布；邊界層的發(fā)展和分離；流體流動阻力的計算；直管阻力計算式；層流時的摩擦系數(shù)；湍流時的摩擦系數(shù)；范寧公式；局部阻力系數(shù)法和當量長度法；非圓管道的當量直徑計算法；簡單管路與復雜管路簡單管路計算的方程組；管路的設計型計算；管路的操作型計算；空氣、水在管中的常用流速范圍；簡單管路的典型試算法；皮托管；孔板流量計；文丘里流量計；轉子流量計。
3. 流體輸送機械
離心泵的結構和工作原理；離心泵的基本方程式；離心泵的特性曲線及影響因素；泵的流量、揚程，軸功率和效率；泵的設計點和離心泵的銘牌參數(shù)；液體物理性質(zhì)對特性曲線的影響；泵的轉速和葉輪直徑對特性曲線的影響；離心泵的工作點和流量調(diào)節(jié)；管路特性曲線方程式；改變閥門的開度、改變泵的轉速及葉輪外徑對離心泵工作點的影響；離心泵的串聯(lián)和并聯(lián)；汽蝕現(xiàn)象；安裝高度計算；離心泵的類型及離心泵的選型。
4. 非均相物系分離和固體流態(tài)化
非均相物系分離的理論依據(jù)；顆粒及顆粒床層的特性；重力沉降過程和沉降速度的基本概念；離心沉降設備與原理；過濾常數(shù)和過濾基本方程式；恒壓及恒速過濾計算；過濾設備。
5. 傳熱
傳熱的基本方式；冷、熱流體熱交換的形式；傳熱速率和熱通量及其相互關系；溫度場與傅立葉定律；導熱系數(shù)的物理意義；平壁和圓筒壁的熱傳導過程的特點；熱傳導速率的計算式；對流傳熱過程分析；牛頓冷卻定律；總傳熱速率方程式；無相變化與有相變化時熱負荷的計算；恒溫傳熱與變溫傳熱平均溫差的計算；傳熱單元數(shù)法；影響對流傳熱系數(shù)的主要因素；無相變化流體的對流傳熱系數(shù)準數(shù)關聯(lián)式；傳熱面積的計算與壁溫的估算；輻射傳熱；換熱器的設計型計算；換熱器的核算型計算；換熱器的分類；傳熱過程的強化途徑。
6. 蒸餾
蒸餾原理；雙組分體系的汽液平衡；平衡蒸餾及簡單蒸餾；連續(xù)精餾原理與過程分析；基本型連續(xù)精餾塔的設計型和操作型計算；其它類型的連續(xù)精餾。
7. 吸收
吸收原理；吸收溶劑的選擇；氣液相平衡；平衡溶解度；過程方向判斷與過程推動力；吸收機理模型；對流傳質(zhì)速率總傳質(zhì)系數(shù)；填料塔中低濃度氣體吸收過程的計算；物料衡算；填料層高層的計算；傳質(zhì)單元高度的計算；傳質(zhì)單元數(shù)的計算；填料吸收塔的設計型計算；填料吸收塔的操作型計算。
8. 塔設備
塔設備的分類；塔設備的性能指標；板式塔的結構；塔板的型式；塔板的流體力學性能；填料塔的結構；填料的種類；填料塔的流體力學性能。
9. 干燥
濕空氣的性質(zhì)和濕度圖；干燥過程的物料衡算和熱量衡算；干燥速率和干燥時間；物料中所含水分的性質(zhì)；干燥速率及其影響因素；恒定干燥條件下干燥時間的計算；干燥器的類型。
（二）《化學反應工程》部分
1．均相化學反應動力學
等溫條件下簡單級數(shù)反應、連串反應、平行反應、可逆反應及自催化反應的計算。
2．均相理想反應器
了解返混的概念；理想反應器的形式與操作方式及特點；簡單級數(shù)反應、連串反應、平行反應、可逆反應及自催化反應在理想反應器中進行時反應時間、反應器體積、轉化率、收率、選擇性的計算。
3．非理想流動反應器非理想流動的基本概念
停留時間分布及非理想流動模型的簡單計算。
4．氣固相催化反應動力學
催化劑表面吸附、反應的基本概念本征動力學、宏觀動力學建立的方法催化劑有效因子的計算方法。
5．氣固相催化固定床反應器
固定床反應器的模型化方法簡單的模型推導模型參數(shù)的意義。
（三）《化工熱力學》部分
1.流體的pVT關系理解氣體的非理想性
掌握狀態(tài)方程的基本選擇方法；掌握截項virial方程、立方型方程、普遍化關聯(lián)式的使用；熟悉狀態(tài)方程的混合規(guī)則（基本類型）與交互作用參數(shù)的使用（簡化原則與獲得方法）；熟悉混合物pVT關系的原則求解方法；熟悉狀態(tài)方程的基本選擇方法；掌握飽和液體體積的計算方法；理解學習流體的pVT關系的應用意義
2.流體的熱力學性質(zhì)：焓和熵
了解單組分流體的熱力學基本關系；熟悉Bridgeman表的使用；熟悉蒸汽壓方程掌握蒸汽壓的計算；掌握剩余性質(zhì)的計算單組分流體的焓變與熵變的計算；掌握水蒸汽表、熱力學性質(zhì)圖的使用；了解多組分流體的熱力學基本關系；理解多組分流體的非理想性掌握混合物與溶液的概念區(qū)別；掌握理想混合物的概念熟悉混合性質(zhì)的基本關系；掌握偏摩爾性質(zhì)及其與混合物性質(zhì)關系的分析與計算；掌握多組分流體的焓變與熵變的計算3.能量利用過程與循環(huán)掌握系統(tǒng)能量平衡方程的表述方法；掌握氣體壓縮過程與膨脹過程在T-S圖和lnp-H圖上的分析與計算；熟悉簡單蒸汽動力循環(huán)（Rankinecycle）在T-S圖和lnp-H圖上的分析與計算；熟悉簡單蒸汽壓縮制冷循環(huán)在T-S圖和lnp-H圖上的分析與計算；了解熱泵的概念與基本原理；了解深度冷凍與液化的基本原理
4.流體的熱力學性質(zhì)：逸度與活度
了解多組分流體熱力學性質(zhì)標準態(tài)的規(guī)定；掌握氣體純組分逸度的計算液體純組分逸度的計算；多組分體系中的組分逸度的計算；了解超額性質(zhì)及其與活度系數(shù)的關系；了解用活度計算混合焓；熟悉溶解度參數(shù)模型、vanlarr模型、Margulars模型和Wilson模型的使用（包括模型參數(shù)的獲?。?；熟悉活度系數(shù)模型的基本選擇方法；了解其它常用的活度系數(shù)模型。
5.過程熱力學分析
掌握熵產(chǎn)生、損失的概念、以及能量質(zhì)量不守衡定理；掌握函數(shù)的概念熟悉環(huán)境基準態(tài)的概念以及物質(zhì)標準的計算；掌握熱量的計算；熟悉穩(wěn)定流動體系函數(shù)的原則求解方法；熟悉系統(tǒng)平衡方程的表述方法；熟悉效率與損失率；熟悉分析的基本方法
6.流體相平衡
熟悉二元體系VLE與LLE相圖掌握VLE關系的基本模型及選用；了解VLE數(shù)據(jù)的熱力學一致性檢驗方法；了解LLE關系的基本模型及選用；掌握互溶系VLE平衡問題的計算；熟悉共沸現(xiàn)象的判別方法。
7.化學平衡
熟悉平衡組成的反應進度表示方法；熟悉反應體系的獨立反應數(shù)的確定方法；掌握化學平衡關系的基本模型及選用；掌握均相氣相反應計算方法；了解液體混合物反應、溶液反應和非均相反應平衡的計算方法。
（四）《分離工程》部分
1. 緒論
了解化工分離過程的發(fā)展歷史與應用；掌握分離過程的分類和特征；分離過程的集成；設計變量，單元和裝置的設計變量的計算及變量組的規(guī)定。
2. 單級汽液平衡過程   
掌握相平衡關系及其表達方式，狀態(tài)方程法和活度系數(shù)法計算相平衡常數(shù)，活度系數(shù)法計算相平衡常數(shù)的簡化方式；多組分物系泡點溫度和壓力的計算及露點溫度和壓力的計算；等溫閃蒸和部分冷凝過程；絕熱閃蒸過程，包括對閃蒸問題的判斷。
3. 多組分多級分離過程的分析與計算
掌握關鍵組分、最小回流比、 最少理論板數(shù)和組分分配；實際回流比和理論板數(shù)；用Underwood-Fenske -Gilliland方法簡捷計算各參數(shù)；了解萃取精餾流程、基本原理；溶劑選擇考慮因素；萃取精餾過程特征；共沸劑選擇原則，共沸精餾方式的基本理論和特征；均相及非均相共沸物的精餾分離流程及特點；反應精餾的特點及過程分析，反應精餾的應用。
4. 分離設備的處理能力和效率
掌握汽液傳質(zhì)設備的處理能力和效率；了解萃取設備的處理能力和效率；了解傳質(zhì)設備的選擇。
5. 膜分離
了解分離用膜和膜分離技術、反滲透、超濾、電滲透、氣體膜分離技術、液膜分離。
三、題型
試卷滿分為100分，其中：選擇題20分；填空題 20 分；判斷題 10分；簡答題 10分；計算題 40 分。
四、參考教材
1．王志魁，劉麗英、劉偉.化工原理（第四版） [M].北京：化學工業(yè)出版社，2010年.
2．劉家祺．分離過程[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2002年.
3. 郭鍇.化學反應工程（第二版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008年.
4. 馬沛生、李永紅.化工熱力學（第二版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011年.

長沙理工大學

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