第一部分：化工原理

　　Ⅰ.课程简介

　　一、内容概述与要求

　　化工原理是化工工艺类及其相近专业的一门主干课，是一门重要的技术基础课。化工原理在基 础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用，其主要学习内容是化工生产过程中的物理 操作过程及其设备。

　　化工原理课程考试主要考察学生分析和解决单元操作中各种问题的能力，参加的考生应先修过 高等数学、普通物理和物理化学三门基础课。对先修课程的要求如下：

　　高等数学：熟悉微积分及微分方程等内容。

　　普通物理：对力学、热学、 电学、物态和光学等概念清楚, 内容熟悉。

　　物理化学：对热力学、相平衡、溶液理论、分子运动理论等章节的概念清楚, 内容熟悉。

　　化工原理课程考试内容主要包括：流体流动、流体输送机械、流体通过颗粒床层的流动、颗粒 的沉降和传热几部分。掌握或学会上述各部分的基本内容，注意各部分知识的结构及知识的内在联 系。考生应具有一定的运算能力、逻辑推理能力;能运用基本概念、基本理论和基本方法准确、简 捷地进行计算;能综合运用所学知识分析并解决较简单的实际问题。化工原理考试从两个层次上对 考生进行测试，较高层次的要求为“理解”和“掌握” ，较低层次的要求为“了解” 。这里“理解”和“了解” 是对概念与理论提出的要求。“掌握”是对方法、运算能力及应用能力提出的要求。

　　二、考试形式与试卷结构

　　考试采用闭卷、笔试形式，全卷满分为150分，考试时间为75分钟。

　　试卷包括选择题、填空题、简答题和计算题。选择题是四选一型的单项选择题;填空题只要求 直接填写结果，不必写出计算过程;简答题要求写出答案要点;计算题应写出文字说明及演算步骤。

　　选择题和填空题分值合计为54分，简答题与计算题分值合计为96分。

　　Ⅱ.知识要点与考核要求

　　一、绪论

　　1 .知识范围

　　化工原理课程发展史，单元操作的概念和分类，课程的研究方法，课程的性质、内容和任务。

　　2 .考核要求

　　(1) 了解化工生产过程和化工原理课程发展史。

　　(2) 掌握单元操作的概念和分类。

　　(3) 了解化工原理课程的两条主线。

　　(4) 掌握化工原理课程的性质、内容和任务。

　　(5) 理解四个基本关系，即物料衡算、热量衡算、平衡关系及速率关系。

　　二、流体流动

　　1 .知识范围

　　流体流动的考察方法及流体流动中的力和能。掌握流体在静止和流动时的质量和能量守恒规律。 熟悉各种流体输送问题, 用上述原理和规律解决管路计算及流量测量问题。

　　2 .考核要求

　　(1) 理解连续性假定，流体流动的两种考察方法，流体的作用力和机械能，粘度，牛顿粘性 定律。

　　(2) 流体静力学

　　掌握静止流体受力平衡的研究方法，压强和势能的分布，虚拟压强，压强的表示方法和单位换

　　算，静力学方程及其应用 (测压管、U形测压管、U形压差计、液位测量) 。

　　(3) 流体流动中的守恒原理

　　掌握流量、流速、连续性方程，流动流体的机械能守恒 (柏努利方程) ，柏努利方程应用;理 解柏努利方程的几何意义。

　　(4) 流体流动的内部结构

　　掌握层流和湍流的基本特征，雷诺数，湍流粘度，流动边界层及边界层分离现象，管流数学描 述的基本方法;理解圆管内剪应力分布，圆管内速度分布及平均速度。

　　(5) 阻力损失概念

　　掌握直管阻力损失、局部阻力损失概念;了解量纲分析法;掌握摩擦系数、粗糙度、当量直径、 当量长度、局部阻力系数概念。

　　(6) 掌握层流直管阻力损失计算方法，湍流直管阻力的研究方法，局部阻力损失计算。

　　(7) 流体输送管路的计算

　　掌握简单管路特性，分支管路特性，汇合管路特性，并联管路特性;掌握简单管路的设计型计 算 (计算方法，参数的选择和优化，常用流速) ;理解简单管路的操作型计算 (计算方法，试差 法) ;了解分支管路计算，汇合管路计算，并联管路计算。

　　(8) 流速和流量的测定

　　理解皮托管的测速原理、计算、安装;理解孔板流量计的测量原理、计算、流量系数、安装; 理解文丘里流量计，转子流量计的工作原理、计算;掌握转子流量计的刻度换算，不同流量计特点 比较。

　　(9) 了解非牛顿流体的概念。

　　三、流体输送机械

　　1 .知识范围

　　了解化工生产中常用的流体输送设备的结构，掌握其工作原理和选用。

　　2 .考核要求

　　(1) 离心泵

　　理解离心泵的工作原理和主要部件：吸液、送液过程;叶轮 (几种形状) 、泵壳、轴封。

　　了解离心泵的基本方程式：理论压头、流量对理论压头的影响、叶片形状对理论压头的影响。 掌握离心泵的性能参数与特性曲线：流量、扬程 (压头) 、功率、效率概念及特性曲线。

　　掌握离心泵的性能改变和换算：液体密度、黏度、叶轮转速 (比例定律) 。

　　掌握离心泵的工作点与调节：管路特性方程、工作点概念、阀门调节计算、转速调节 (变频) 概念。

　　理解离心泵的联用：并联、串联原则。

　　掌握离心泵的气蚀现象与安装高度：气蚀现象概念、气蚀余量推导、安装高度计算。

　　离心泵的类型与选用：了解单吸泵、双吸泵、多级泵;清水泵、污水泵、泥浆泵的结构特点; 掌握单级清水泵的选用方法和计算。

　　(2) 掌握往复泵工作原理和调节方法。

　　(3) 其他化工用泵

　　了解漩涡泵、齿轮泵的工作原理、适用范围、结构、特性曲线、流量调节方法。

　　(4) 气体输送设备

　　掌握离心通风机的结构、性能参数和选择：通风机结构、风压概念、性能曲线、风压计算、风 机选择、风压校核。

　　了解鼓风机、压缩机、真空泵的出口压强与压缩比范围。

　　了解离心式和旋转式鼓风机、压缩机的结构特点、流量调节方法。

　　了解往复式压缩机、真空泵的结构特点、工作过程、流量调节方法。

　　四、流体通过颗粒层的流动

　　1 .知识范围

　　了解流体通过颗粒层的基本流动规律。掌握过滤的基本概念, 过滤速率方程及其应用, 过滤过 程计算，了解过滤机的结构特性、操作。

　　2 .考核要求

　　(1) 颗粒床层的特性

　　掌握单颗粒比表面和球形度的概念。

　　了解颗粒群的特性：标准筛、筛分分析、分布函数、频率函数，流体在颗粒层内的流动特点— —爬流，颗粒群的平均直径。

　　掌握床层的空隙率、比表面积和床层特性。

　　(2) 流体通过固定床的压降

　　了解颗粒床层的简化模型：物理模型的简化、数学模型的建立方法。

　　(3) 过滤原理及设备

　　掌握过滤操作的基本概念，滤浆、滤液、滤饼、过滤介质等、过滤方式及特点、过滤速率定义。

　　(4) 过滤设备

　　理解过滤机工作原理及结构。

　　掌握叶滤机和板框压滤机工作原理。

　　了解厢式压滤机、回转真空过滤机、离心机、刮刀卸料式离心机、活塞往复式卸料离心机结构 和工作原理。

　　(5) 过滤过程计算

　　过滤过程的数学描述：掌握物料衡算：掌握滤浆、滤液、滤饼、之间的关系。

　　过滤速率：掌握传递速率通式、过滤过程阻力、过滤常数、过滤基本方程、滤饼比阻。 间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系：掌握恒速、恒压过滤方程、过滤常数的测定。 洗涤速率与洗涤时间：掌握置换洗涤、横穿洗涤的洗涤速率和洗涤时间的计算。

　　过滤过程的计算：掌握设计型计算;理解操作型计算;掌握间歇过滤、连续过滤过滤机的生产 能力计算;了解最大生产能力的概念及求解方法。

　　(6) 加快过滤速率的途径

　　理解加快过滤速率的途径：从物料、操作条件、设备、过滤方式几方面考虑。

　　五、颗粒的沉降和流态化

　　1 .知识范围

　　了解固体颗粒对流体的相对运动规律。掌握颗粒沉降运动 (重力沉降、离心沉降) 的基本原理。

　　2 .考核要求

　　(1) 概述

　　了解流固两相物系、连续相、分散相概念。

　　了解只要流固两相密度不同，即会发生相对运动的现象。

　　(2) 颗粒的沉降运动

　　流体对固粒的绕流：了解流体与界面间的作用力 (阻力、曳力) ，相对运动的几种情况 (本质

　　上相同) ;两种曳力——表面曳力、形体曳力; (总) 曳力的影响因素。理解通过量纲分析法得出

　　曳力系数的推导过程，掌握实验结果。

　　静止流体中颗粒的沉降 (以重力场为例) ：掌握颗粒受力分析，沉降两个阶段 (加速段、等速

　　段) 分析，沉降速度求解;了解其他因素对沉降的影响，简介干扰沉降、端效应、分子运动、球形 度、滴泡等。

　　(3) 沉降分离设备：

　　分类：了解重力沉降设备、离心沉降设备分类，掌握其中的降尘室和旋风分离器。

　　重力沉降设备：掌握降尘室结构原理、工作过程介绍，分离条件、设计型、操作型计算、分离 效果。

　　其他重力沉降设备：了解增稠器、分级器等的操作目的、工作过程的介绍。

　　离心沉降设备：与重力沉降设备比较，掌握其特点;掌握分离因数概念;掌握旋风分离器的结 构原理、工作过程、适于分离颗粒的粒径。

　　了解离心沉降机的工作过程，与旋风分离器的比较、与离心过滤机的区别。

　　六、传热

　　1 .知识范围

　　了解三种传热基本方式的基本定律和计算方法，重点掌握热传导和对流给热过程计算。了解换 热器的类型，掌握管壳式换热器的设计及选用。了解新型换热器，掌握传热的强化途径。

　　2 .考核要求

　　(1) 概述

　　了解传热在化工过程中的重要性。

　　了解传热过程的三种形式：混合、蓄热、间壁。

　　了解载热体概念：加热剂、冷却剂。

　　(2) 传热过程

　　掌握传热流量、热流密度 (热通量) 的概念及区别。

　　了解传热机理：传导、对流、辐射。

　　了解定态传热、非定态传热。

　　(3) 热传导

　　理解傅里叶定律，了解气、液、固导热系数与温度、压强的关系。

　　(4) 通过平壁、圆筒壁、多层壁的定态导热

　　理解通过平壁、圆筒壁、多层壁的定态导热的数学推导。

　　掌握在不同壁中热流量、热流密度的区别。

　　掌握热阻的概念，传热速率通式。

　　掌握对数平均值，对数平均面积、半径、直径。

　　掌握多层壁的导热通式，串联过程推动力与阻力的加和性，多层壁热阻与温差的关系。 了解接触热阻的概念。

　　(5) 对流给热

　　了解流动对传热的贡献，对流给热过程的分类，强制对流与自然对流的概念。

　　对流给热过程的数学描述：掌握牛顿冷却定律;了解获得给热系数的三种方法;了解量纲分析

　　法;理解四个准数及其表达的物理意义及定性特征 (温度、长度、物性等) 。

　　(6) 无相变的对流给热系数的经验关联式

　　掌握圆形直管内低黏度流体强制湍流的给热系数公式;了解高黏度、短管、过渡区的校正公式 的校正;了解其他关系式。

　　(7) 沸腾给热与冷凝给热

　　沸腾给热：了解大容积饱和沸腾、沸腾曲线及强化传热;了解膜状冷凝、滴状冷凝。

　　冷凝给热：了解平壁、圆管的给热系数的计算，圆管水平、直立放置时给热系数变化;了解影 响传热的因素及强化传热

　　(8) 热辐射

　　基本概念：了解吸收率、反射率、穿透率、黑体、灰体、斯蒂芬-玻耳兹曼定律、克希荷夫定 律。

　　(9) 传热过程计算

　　传热过程的数学描述：掌握热量衡算微分方程、传热速率方程式、传热系数、污垢热阻和壁温 估计。

　　传热过程的基本方程式：掌握传热过程的积分表达式、操作线与推动力的变化规律、传热基本 方程式、对数平均推动力。

　　换热器的设计型计算：掌握设计型计算的命题方式、设计型问题的计算方法、设计型计算中的 参数选择。

　　换热器的操作性计算：掌握操作性计算的命题方式、操作性问题的计算方法、传热过程调节。

　　(10) 换热器

　　掌握列管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、热管式换热器，了解其他类型换热器， 掌握管壳式换热器的设计及选用原则。

　　了解换热器得设计，如管束的排列方式、折流板、管板、对数平均温度差的修正等。

　　掌握强化传热的途径。