化学化工学院《化学工程基础》考试大纲

第二部分考核内容与考核目标第一章流体动力过程一.学习目的与要求通过本章学习,应掌握流体静力学基本方程及应用,掌握连续性方程式和柏努利方程式的物理意义及应用,能够进行流体流动时的阻力计算,并能够运用流体流动的基本知识、基本原理进行一般简单管路的计算。  
化学化工学院《化学工程基础》考试大纲
 
第一部分课程性质与目标
一.课程性质与特点
  《化学工程基础》是在高等数学、物理学及物理化学等课程的基础上开设的一门基础技术课,主要研究化工单元操作的基本原理、典型设备的结构及工艺尺寸的计算或设备的选型。该课程注重工程概念与共性问题的研究,是一门理论联系实际,应用性较强的课程。
二.课程目标与基本要求
  设置本课程,为了使考生掌握化工各单元操作的基本概念、基本原理和计算方法;掌握各单元操作典型设备的结构和特点;能运用所学理论知识进行各单元操作过程和设备的设计计算;能运用过程的基本原理正确分析影响单元操作的主要因素,从而指导设计与生产。
  要求考生在学习本课程中,牢固掌握基本概念、基本原理和计算方法,在各单元操作的学习中,多作练习,将所学基本原理和实际应用结合起来。通过本课程的学习,考生应具有一定的工程观点和解决实际问题的能力。
三.与本专业其它课程的关系
《化学工程基础》是一门基础技术课程,它与许多课程有着密切的联系。《高等数学》《物理学》及《物理化学》是本课程的基础。
 
第二部分考核内容与考核目标
第一章     流体动力过程
一.学习目的与要求
  通过本章学习,应掌握流体静力学基本方程及应用,掌握连续性方程式和柏努利方程式的物理意义及应用,能够进行流体流动时的阻力计算,并能够运用流体流动的基本知识、基本原理进行一般简单管路的计算。
二.考核知识点与考核目标
(一)流体静力学(次重点)
  了解:流体密度的定义、单位,应特别注意气体密度的计算。流体静压强的定义,单位及表示法。
  理解:流体静力学基本方程式的意义。
  应用:流体静力学基本方程式的应用,重点是流体静压强的测量。
 (二)流体流动过程的物料衡算(重点)
  了解:流体流速和流量的定义及二者的关系。定态流动与非定态流动。
  理解:连续性方程式的意义。柏努利方程式的物理意义及基准面与截面的选取原则。
  应用:柏努利方程式用于确定管理中流体的流量、压强、设备相对位置及输送机械的有效功率等。
  (三)流体流运过程的能量守恒与转化(次重点)
  了解:牛顿粘性定律及流体的粘度,掌握粘度的单位换算。
  理解:雷诺准数与流体的流动类型。层次与湍流的特征。
  (四)实际流体流动时的阻力(重点)
  了解:管理的沿程阻力  管件、阀门的局部阻力 管路阻力计算的应用的概念。
  理解:λ~Re关系图曲线的变化规律。
  应用:流体在直管中流动阻力的计算。流体在层流时摩擦系数的计算。流体在湍流时摩擦系数的计算(λ~Re、ε/d关系图的使用)。局部阻力的计算(当量长度法及阻力系数法)。
  (五)流体输送设备(重点)
了解:往复泵的工作原理及主要结构。往复泵的性能参数及流量调节。旋转泵,旋涡泵的特点及适用场合。
  理解:离心泵的工作原理及主要零部件。离心泵气缚现象的产生。影响离心泵性能的因素。离心泵安装高度的确定原则,注意汽蚀现象的产生。
  应用:掌握离心泵的性能参数、特性曲线,工作点和流量调节。掌握离心泵的选用方法。
  
 第二章   传热
一.学习目的与要求
  通过本章学习,应掌握总传热速率方程式中总传热系数及传热平均温度差的计算,配合换热器的热量衡算式进行传热面积的计算,并能解决传热过程中流量、换热器进、出口温度的计算等问题。了解热传导过程和对流传热过程的基本原理和计算方法。
二.考核知识点与考核目标
  (一)热传导(次重点)
  了解:傅立叶定律、导热系数,导热推动力和热阻的概念。
  理解:单层及多层平壁定态热传导的计算。单层及多层圆筒壁定态热传导的计算。
  (二)对流传热(重点)
  了解:牛顿冷却定律及对流传热系数的影响因素。蒸气冷凝的方式与特点。液体沸腾曲线及其工业意义。
  理解:准数关联式及准数的意义。应用准数关联式应注意的问题。
  应用:流体无相变时,在圆形直管内作强制湍流时传热膜系数的计算。
(三)辐射传热(一般)
  了解:辐射传热是一种电磁波传递热量的方式。辐射传热的概念。
  (四)热交换器的计算(重点)
  理解:污垢热阻,总热阻的概念。
  应用:掌握总传热速率方程的应用,包括:换热器的热量衡算、总传热系数、传热平均温度差及传热面积的计算。
  (五)热交换设备(次重点)
  了解:列管式换热器的结构、特点及选型原则。套管式换热器、板式换热器,螺旋板式换热器的结构和特点。
(六)热交换过程的强化途径(次重点)
了解:热交换过程的强化途径有三个方面。
 
第三章    传质过程
 
第Ⅰ部分,气——液相传质过程的机理与设备简介
一.学习目的与要求
通过本章学习,应掌握气——液相传质过程的机理双膜理论及其他有关理论。了解传质设备的性能、结构。
二.考核知识点与考核目标
(一)气一液相传质过程的机理(重点)
了解:分子扩散 对流扩散的概念
 理解:单相传质方程式及单相传质系数
(二)传质设备(一般)
了解:填料塔,板式塔的结构。
第Ⅱ部分 吸收(自学,)
第Ⅲ部分 精馏
一.学习目的与要求
  通过本章学习,应掌握两组分理想溶液的相平衡关系和利用相对挥发度表示的相平衡方程;精馏塔物料衡算和操作线方程:正确选择回流比,并会用逐板计算法和梯级图解法求理论板数。
二.考核知识点与考核目标
(一)精馏原理和流程装置概述(次重点)
理解:多次部分气化和多次部分冷凝的目的。连续精馏操作流程。回流(塔顶液相回流与塔底气相回流)在精馏操作中的作用。
  (二)气——液相平衡(重点)
  理解:拉乌尔定律,沸点-组成图(t-x-y图)和x一y图挥发度和相对挥发度。
  应用:掌握用相对挥发度表示的气液相平衡方程式。
  (三)精馏过程的物料衡算(重点)
理解:理论板的概念与恒摩尔流的假设。进料热状况的影响及q线方程式。最小回流比,全回流及适宜回流比的选择。
应用:全塔物料衡算和精馏段、提馏段操作线方程。最小回流比的计算。
(四)理论塔板和理论塔板数(重点)
理解:理论塔板和理论塔板的概念。
  应用:掌握理论板数的两种计算方法:逐板计算法和梯级图解法。塔高和塔径的计算。
(五)最宜实际回流比的确定(一般)
了解:最宜实际回流比的概念和它的决定因素。
(六)实际塔板的效率和实际塔板数(次重点)
理解:板效率。影响板式塔效率的因素。
(七)简单蒸馏和间歇精馏(一般)
了解:简单蒸馏和间歇精馏的概念。
(八)特殊情馏简介(一般)
了解:共沸精馏的概念。
(九)塔高、塔径的计算(次重点)
理解:塔板压力降的概念。
应用:掌握塔高、塔径和塔板压力降的计算。
 
第四章、化学反应工程学—反应器基本原理
一.学习目的与要求
本章要求掌握基本反应器的特征、类型及其选择,典型反应器的计算,熟悉反应速率,转化率和反应体积的关系。
二.考核知识点与考核目标
(一)应器的类型及其选择(一般)
了解:化学反应器的分类方法,化学反应器按结构型式分类的各种型式及特点,化学反应器按操作方式分类的各种型式及特点。
(二)物料在反应器内的流动模型((一般)
了解:理想流动模型,非理想流动的流体流动模型和多釜串联模型
(三)物料在反应器内的停留时间分布(次重点)
理解:停留时间的概念;停留时间分布函数F(t)、停留时间分布密度E(t)的概念、性质、物理意义及相互关系;无因次停留时间分布函数与分布密度表示方法
(四)流动体积的动力学模型(一般)
了解:化学反应速度和空间时间,流动体系的动力学方程。
(五)典型反应器的计算(重点)
理解:转化率的概念。
应用:掌握间歇操作的理想搅拌器的计算,活塞流管式反应器的计算。
(六)气固相固定床催化反应器(一般)
了解:固定床反应器中传递特性及描述固定床反应器的各种数学模型。
(七)流化床反应器(一般)
了解:流态化的的概念和分类,流化床的基本结构
(八)反应器的稳定性(一般)
了解:反应器稳定性的判断方法。
(九)反应器放大过程简介(一般)
了解:反应器的“数学模拟放大”过程。
 
第三部分有关说明与实施要求
一考核目标的能力层次表述
  本课程的考试大纲中,考试目标共分为三个能力层次:了解、理解、应用、它们之间是递进等级的关系,后者必须建立在前者基础上。其具体含义为:
  了解:能知道有关的名词、概念、知识的含义,并能正确认识和表述,是低层次的要求。
  理解:在了解的基础上,能全面把握基本概念、基本原理、基本方法,能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系,是较高层次的要求。
  应用:在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。"应用"一般分为"简单应用"和"综合应用",其中"简单应用"指在理解的基础上运用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题,"综合应用"指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题,是最高层次的要求。
二.指定教材。
  《化学工程基础》北京大学化学系《化学工程基础》编写组编高等教育出版社1983年版
三.学习方法指导
  1.考生自学时,应先仔细阅读本大纲。明确大纲规定的考核知识点及.每一章考核目标中对能力层次的要求,以便突出重点,有的放矢掌握课程内容。
  2.在了解考试大纲内容的基础上,根据考核知识点和考核要求,认真阅读教材,把握各章节的具体内容,吃透每个知识点,对基本概念和基本原理必须深刻理解,对基本方法牢固掌握,并融会贯通。
  3.在自学各章节内容时,应该在理解的基础上加以记忆,切勿死记硬背,同时在对一些知识内容进行理解把握时,联系实际问题思考,从而达到深层次的认识水平。
  4.完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,提高分析问题、解决问题能力的重要环节。应认真阅读教材,在按考核目标所要求的不同层次掌握教材内容的基础上,尽可能多地看一些例题和动手做一些练习,将所学理论知识灵活运用到具体问题的分析中,作练习时,应注意解题的思路和方法。
四、关于命题考试的若干规定
  1.本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当突出重点。
  2.试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:"了解"为10%、"理解"为30%、"应用"为60%。
  3.试题难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为:2:3:3:2。
  4.每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占65%,次重点占25%,一般占10%。
  5.试题类型一般分为:填空题、单项选择题、判断改正题、计算题。
  6.考试采用闭卷笔试,考试时间120分钟,采用百分制评分,60分为及格。
六、题型示例(样题)
(一)填空题
1.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_____型曲线。其管中心最大流速为平均流速的_____倍,摩擦系数λ与Re关系为_________。
2.在卧式列管式换热器中,用饱和水蒸气冷凝以加热原油,则原油宜在________程流动,总传热系数接近于_________的对流传热系数。
(二)选择题(下列备选答案中有一个是正确的,将正确答案的序号填入括号内)
1.某管路要求输水量Qe=80m3/h,压头He=18m。今有以下四个型号的离心泵,则宜选用()。
A. Q=88m3/h B. Q=90m3/h C. Q=84m3/h D. Q=80m3/h
H =28m H=20m H=20m H=16m
2.在填料塔中用请水吸收混合中氨,当用水量减少时,气相总传质单元数NoG将()
A.增加B.减少C.不变D.不确定
(三)判断改正题(判断下列各题是否正确,正确划√,错误划×,并加以改正。)
1.测速管不能直接测定管截面的平均速度。()
2.根据双膜理论,当溶质在液体中溶解度很小时,以液相表示的总传质系数将近似等于气相传质分系数。()
(四)简答题
1.在测定精馏塔的全塔效率时,需测定哪些数据?
2.简述理想干燥过程的条件。
(五)计算题
1.有一单程列管换热器,由Φ25×2.5mm的136根钢管组成。用110 0C的饱和水蒸汽加热管内某溶液(冷凝液排出温度为1100C)。已知溶液流量为15000kg/h,其平均比热为4.187×103 J/(kg. 0C),溶液由15 0C加热到100 0C。若已知管内对流传热系数为520W/(m2 0C)。试求换热器列管的有效长度。(管壁热阻,污垢热阻及热损失可忽略不计。)
2.在常压连续精馏塔中分离二元理想混合液,进料为饱和液体,组成为0.5(易挥发组分摩尔分率),进料量为100kmol/h,回流比为3.0。若提馏段操作线的斜率为1.25,截矩为-0.0187.试求馏出液的组成X D、釜残液的组成Xw、塔顶馏出液量D及塔釜残液量W(kmol/h)。