2021長(zhǎng)沙理工大學(xué)化學(xué)工程綜合研究生參考書(shū)目及考試大綱 正文

科目代碼：F0904 科目名稱(chēng)：化學(xué)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(chǔ)理論，對(duì)單元過(guò)程的典型設(shè)備具備基礎(chǔ)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(jì)算方法，常見(jiàn)過(guò)程的計(jì)算和典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算或選型；熟悉運(yùn)用過(guò)程的基本原理，根據(jù)生產(chǎn)上的具體要求，對(duì)各單元操作進(jìn)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(jìn)過(guò)程及設(shè)備的途徑。掌握各種常用分離過(guò)程的基本理論、操作特點(diǎn)、簡(jiǎn)潔計(jì)算方法和強(qiáng)化改進(jìn)操作的途徑。掌握化學(xué)反應(yīng)工程的基本原理理想反應(yīng)器的基本計(jì)算非理想反應(yīng)器的基本概念具備利用化學(xué)反應(yīng)工程的基本知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。系統(tǒng)地理解化工熱力學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)掌握基本定義和基本概念，掌握熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取方法（查閱文獻(xiàn)、建立數(shù)學(xué)模型、利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等）與評(píng)價(jià)方法；以及掌握熱力學(xué)原理的應(yīng)用方法（針對(duì)化工生產(chǎn)中的相平衡和化學(xué)平衡問(wèn)題、能量轉(zhuǎn)換與利用問(wèn)題進(jìn)行過(guò)程條件或系統(tǒng)特性的分析與計(jì)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(dòng)
流體靜力學(xué)原理和應(yīng)用；流體靜力學(xué)基本方程；U型壓差計(jì)；流體流動(dòng)中的守恒定律；流體流動(dòng)的連續(xù)性方程及其應(yīng)用；柏努利方程及其幾何意義和應(yīng)用；流體流動(dòng)的阻力；流動(dòng)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(dòng)阻力的計(jì)算；直管阻力計(jì)算式；層流時(shí)的摩擦系數(shù)；湍流時(shí)的摩擦系數(shù)；范寧公式；局部阻力系數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法；非圓管道的當(dāng)量直徑計(jì)算法；簡(jiǎn)單管路與復(fù)雜管路簡(jiǎn)單管路計(jì)算的方程組；管路的設(shè)計(jì)型計(jì)算；管路的操作型計(jì)算；空氣、水在管中的常用流速范圍；簡(jiǎn)單管路的典型試算法；皮托管；孔板流量計(jì)；文丘里流量計(jì)；轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
3. 流體輸送機(jī)械
離心泵的結(jié)構(gòu)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(yáng)程，軸功率和效率；泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)和離心泵的銘牌參數(shù)；液體物理性質(zhì)對(duì)特性曲線的影響；泵的轉(zhuǎn)速和葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響；離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)；管路特性曲線方程式；改變閥門(mén)的開(kāi)度、改變泵的轉(zhuǎn)速及葉輪外徑對(duì)離心泵工作點(diǎn)的影響；離心泵的串聯(lián)和并聯(lián)；汽蝕現(xiàn)象；安裝高度計(jì)算；離心泵的類(lèi)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(guò)程和沉降速度的基本概念；離心沉降設(shè)備與原理；過(guò)濾常數(shù)和過(guò)濾基本方程式；恒壓及恒速過(guò)濾計(jì)算；過(guò)濾設(shè)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(guān)系；溫度場(chǎng)與傅立葉定律；導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義；平壁和圓筒壁的熱傳導(dǎo)過(guò)程的特點(diǎn)；熱傳導(dǎo)速率的計(jì)算式；對(duì)流傳熱過(guò)程分析；牛頓冷卻定律；總傳熱速率方程式；無(wú)相變化與有相變化時(shí)熱負(fù)荷的計(jì)算；恒溫傳熱與變溫傳熱平均溫差的計(jì)算；傳熱單元數(shù)法；影響對(duì)流傳熱系數(shù)的主要因素；無(wú)相變化流體的對(duì)流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式；傳熱面積的計(jì)算與壁溫的估算；輻射傳熱；換熱器的設(shè)計(jì)型計(jì)算；換熱器的核算型計(jì)算；換熱器的分類(lèi)；傳熱過(guò)程的強(qiáng)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(jiǎn)單蒸餾；連續(xù)精餾原理與過(guò)程分析；基本型連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)型和操作型計(jì)算；其它類(lèi)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(guò)程方向判斷與過(guò)程推動(dòng)力；吸收機(jī)理模型；對(duì)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(guò)程的計(jì)算；物料衡算；填料層高層的計(jì)算；傳質(zhì)單元高度的計(jì)算；傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算；填料吸收塔的設(shè)計(jì)型計(jì)算；填料吸收塔的操作型計(jì)算。
8. 塔設(shè)備
塔設(shè)備的分類(lèi)；塔設(shè)備的性能指標(biāo)；板式塔的結(jié)構(gòu)；塔板的型式；塔板的流體力學(xué)性能；填料塔的結(jié)構(gòu)；填料的種類(lèi)；填料塔的流體力學(xué)性能。
9. 干燥
濕空氣的性質(zhì)和濕度圖；干燥過(guò)程的物料衡算和熱量衡算；干燥速率和干燥時(shí)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(shí)間的計(jì)算；干燥器的類(lèi)型。
（二）《化學(xué)反應(yīng)工程》部分
1．均相化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
等溫條件下簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)、連串反應(yīng)、平行反應(yīng)、可逆反應(yīng)及自催化反應(yīng)的計(jì)算。
2．均相理想反應(yīng)器
了解返混的概念；理想反應(yīng)器的形式與操作方式及特點(diǎn)；簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)、連串反應(yīng)、平行反應(yīng)、可逆反應(yīng)及自催化反應(yīng)在理想反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)器體積、轉(zhuǎn)化率、收率、選擇性的計(jì)算。
3．非理想流動(dòng)反應(yīng)器非理想流動(dòng)的基本概念
停留時(shí)間分布及非理想流動(dòng)模型的簡(jiǎn)單計(jì)算。
4．氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
催化劑表面吸附、反應(yīng)的基本概念本征動(dòng)力學(xué)、宏觀動(dòng)力學(xué)建立的方法催化劑有效因子的計(jì)算方法。
5．氣固相催化固定床反應(yīng)器
固定床反應(yīng)器的模型化方法簡(jiǎn)單的模型推導(dǎo)模型參數(shù)的意義。
（三）《化工熱力學(xué)》部分
1.流體的pVT關(guān)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(xiàng)virial方程、立方型方程、普遍化關(guān)聯(lián)式的使用；熟悉狀態(tài)方程的混合規(guī)則（基本類(lèi)型）與交互作用參數(shù)的使用（簡(jiǎn)化原則與獲得方法）；熟悉混合物pVT關(guān)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(jì)算方法；理解學(xué)習(xí)流體的pVT關(guān)系的應(yīng)用意義
2.流體的熱力學(xué)性質(zhì)：焓和熵
了解單組分流體的熱力學(xué)基本關(guān)系；熟悉Bridgeman表的使用；熟悉蒸汽壓方程掌握蒸汽壓的計(jì)算；掌握剩余性質(zhì)的計(jì)算單組分流體的焓變與熵變的計(jì)算；掌握水蒸汽表、熱力學(xué)性質(zhì)圖的使用；了解多組分流體的熱力學(xué)基本關(guān)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(guān)系；掌握偏摩爾性質(zhì)及其與混合物性質(zhì)關(guān)系的分析與計(jì)算；掌握多組分流體的焓變與熵變的計(jì)算3.能量利用過(guò)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(guò)程與膨脹過(guò)程在T-S圖和lnp-H圖上的分析與計(jì)算；熟悉簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)（Rankinecycle）在T-S圖和lnp-H圖上的分析與計(jì)算；熟悉簡(jiǎn)單蒸汽壓縮制冷循環(huán)在T-S圖和lnp-H圖上的分析與計(jì)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(xué)性質(zhì)：逸度與活度
了解多組分流體熱力學(xué)性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定；掌握氣體純組分逸度的計(jì)算液體純組分逸度的計(jì)算；多組分體系中的組分逸度的計(jì)算；了解超額性質(zhì)及其與活度系數(shù)的關(guān)系；了解用活度計(jì)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(guò)程熱力學(xué)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(zhǔn)態(tài)的概念以及物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算；掌握熱量的計(jì)算；熟悉穩(wěn)定流動(dòng)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(guān)系的基本模型及選用；了解VLE數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)方法；了解LLE關(guān)系的基本模型及選用；掌握互溶系VLE平衡問(wèn)題的計(jì)算；熟悉共沸現(xiàn)象的判別方法。
7.化學(xué)平衡
熟悉平衡組成的反應(yīng)進(jìn)度表示方法；熟悉反應(yīng)體系的獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定方法；掌握化學(xué)平衡關(guān)系的基本模型及選用；掌握均相氣相反應(yīng)計(jì)算方法；了解液體混合物反應(yīng)、溶液反應(yīng)和非均相反應(yīng)平衡的計(jì)算方法。
（四）《分離工程》部分
1. 緒論
了解化工分離過(guò)程的發(fā)展歷史與應(yīng)用；掌握分離過(guò)程的分類(lèi)和特征；分離過(guò)程的集成；設(shè)計(jì)變量，單元和裝置的設(shè)計(jì)變量的計(jì)算及變量組的規(guī)定。
2. 單級(jí)汽液平衡過(guò)程   
掌握相平衡關(guān)系及其表達(dá)方式，狀態(tài)方程法和活度系數(shù)法計(jì)算相平衡常數(shù)，活度系數(shù)法計(jì)算相平衡常數(shù)的簡(jiǎn)化方式；多組分物系泡點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算及露點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算；等溫閃蒸和部分冷凝過(guò)程；絕熱閃蒸過(guò)程，包括對(duì)閃蒸問(wèn)題的判斷。
3. 多組分多級(jí)分離過(guò)程的分析與計(jì)算
掌握關(guān)鍵組分、最小回流比、 最少理論板數(shù)和組分分配；實(shí)際回流比和理論板數(shù)；用Underwood-Fenske -Gilliland方法簡(jiǎn)捷計(jì)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(guò)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(diǎn)；反應(yīng)精餾的特點(diǎn)及過(guò)程分析，反應(yīng)精餾的應(yīng)用。
4. 分離設(shè)備的處理能力和效率
掌握汽液傳質(zhì)設(shè)備的處理能力和效率；了解萃取設(shè)備的處理能力和效率；了解傳質(zhì)設(shè)備的選擇。
5. 膜分離
了解分離用膜和膜分離技術(shù)、反滲透、超濾、電滲透、氣體膜分離技術(shù)、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(jiǎn)答題 10分；計(jì)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(xué)工業(yè)出版社，2010年.
2．劉家祺．分離過(guò)程[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年.
3. 郭鍇.化學(xué)反應(yīng)工程（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008年.
4. 馬沛生、李永紅.化工熱力學(xué)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011年.

長(zhǎng)沙理工大學(xué)

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