河北工业大学2021年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲

科目代码：853
科目名称：化工原理
适用专业：化学工程与技术、材料与化工（专业学位）
一、考试要求
化工原理适用于河北工业大学化工学院化学工程与技术、材料与化工（专业学位）专业研究生招生专业课考试。主要考察对于化工原理基本概念、方法的掌握程度，及其分析问题和解决问题的能力。
二、考试形式
试卷采用客观题型和主观题型相结合的形式，主要包括填空题、单项选择题、简答题、计算题、综合分析题等。考试时间3 小时，总分150 分。
三、考试内容
（一）流体流动与流体输送机械
1、流体的基本性质：密度、动力粘度与运动粘度；流体的分类；流体受力与流体的机械能；牛顿粘性定律，剪应力的定义。
2、静压强的定义及其表示法，流体静力学基本方程式及其应用。
3、定态与非定态流动，流量与流速，连续式方程式及其应用。
4、理想流体及实际流体的柏努利方程式及其应用。
5、雷诺实验，雷诺数，流型判断，异型管的当量直径。
6、流体在圆形管内的速度分布；湍流的定义及其特征；流动边界层的形成与发展，边界层分离。
7、量纲分析法；莫迪图；直管阻力损失、局部阻力损失的计算。
8、简单管路的计算，适宜流速的确定；复杂管路的计算；流体输送中的定性分析问题。
9、依据流体动力学原理的流速、流量测量仪表。
10、流体输送机械的分类。
11、离心泵工作原理、操作要点、主要性能参数、特性曲线。
12、管路特性曲线，离心泵的工作点及其调节，离心泵的组合操作。
13、气蚀与气缚，气蚀余量，离心泵的安装高度。
14、离心泵类型及其特点，离心泵的选型；各种正位移泵、非正位移泵类型及其特点。
15、往复泵工作原理、分类、特性及其流量调节方法。
16、离心通风机的性能参数与特性曲线，相关计算及其选型。
（二）非均相混合物的分离
1、非均相混合物的分离方法概述。
2、固体颗粒及其颗粒床层的几何特征描述；流体通过颗粒床层的压降；数学模型法。
3、过滤原理，过滤设备，过滤操作基本方程式。
4、恒压、恒速及先恒速、后恒压过程，相关的过滤方程及其计算；过滤常数的测定。
5、滤饼的洗涤；过滤机的生产能力；间歇式及连续式过滤过程的计算。
6、固体颗粒的沉降运动，斯托克斯定律。
7、气-固系重力沉降设备及其计算。
8、离心分离因数；旋风分离器工作原理、性能参数、类型、及其计算。
（三）传热
1、传热在化工生产中的地位；冷、热流体接触的基本形式；载热体及其选择；热流量与热通量。
2、传热的三种基本方式；傅里叶定律；导热系数。
3、平壁及圆筒壁的热传导，及其保温问题的计算。
4、无相变对流传热机理；牛顿冷却定律；对流传热系数的定义；影响对流传热系数的因素；相关的几个准数。
5、对流体无相变对流传热系数经验关联式的理解与应用。
6、蒸汽冷凝传热过程描述；滴状冷凝与膜状冷凝；对膜状冷凝对流传热系数关联式的理解；影响冷凝传热的因素及强化措施。
7、沸腾传热的方式；液体沸腾的必要条件；大容积饱和沸腾曲线；影响沸腾传热的因素及强化措施。
8、热辐射的基本概念、基本规律；两固体间辐射传热的计算；辐射与对流的联合传热问题。
9、传热过程计算的命题；换热器的热量衡算；总传热系数关联式；总传热速率方程；平均温度差法。
10、间壁式换热器的分类，几种典型换热器的特点。
11、管壳式换热器的类型、特点及其选用。
12、传热过程强化的分析与讨论。
（四）气体吸收
1、气体吸收的定义与目的；工业吸收过程的描述；吸收过程的分类；物理吸收与化学吸收的比较；吸收剂的选择依据；吸收过程的操作费用。
2、溶解度曲线；亨利定律；气-液平衡关系的描述及其应用。
3、单相中物质的扩散；菲克定律；扩散系数；等分子反向扩散与单向扩散。
4、单相对流传质过程的描述；对流传质速率与对流传质分系数。
5、相际传质过程的描述；双膜理论；总传质速率方程与总传质系数；吸收过程的阻力分析。
6、吸收过程计算的命题；吸收塔的物料衡算和操作线方程；吸收剂用量的确定。
7、传质单元数与传质单元高度；传质单元数的计算。
8、吸收过程设计性问题及操作性问题的分析与讨论。
9、吸收系数和传质单元高度的实验测定方法。
10、解析过程的描述，解析方法。
（五）蒸馏
1、蒸馏的定义与目的，精馏与蒸馏的关系；精馏过程的分类。
2、汽-液平衡关系，吉布斯相律，理想溶液与非理想溶液，两组元汽-液平衡相图，相对挥发度，两组元理想物系汽-液平衡的计算。
3、理解平衡蒸馏与简单蒸馏。
4、精馏原理，精馏装置，理论板假定，回流作用的描述。
5、恒摩尔流假定；全塔物料衡算，操作线方程；进料热状况与热进料方程。
6、操作关系与平衡关系，求解理论板数。
7、全回流，最小回流比，回流比及其确定。
8、精馏的设计型问题、操作性问题的分析与讨论，精馏塔的调节与控制。
9、两组元精馏过程的几种特殊情况：分凝器，冷回流，复杂塔，直接蒸汽加热。
10、默弗里效率，全塔效率，有效塔高的计算；冷凝器与再沸器的热负荷；精馏过程的节能策略。
11、间歇精馏的定义、使用场合及其特点，对两种间歇精馏方式的理解，相应的实例。
12、恒沸精馏、萃取精精的定义、使用场合及其特点，相应的实例。
（六）干燥
1、干燥操作的目的；去湿方法，干燥方法；对流干燥的特点。
2、湿空气的性质，焓湿图，空气状态的确定。
3、湿基含水量与干基含水量，干基结合水分与非结合水分，平衡水分与自由水分。
4、干燥曲线与干燥速率曲线，及其测定方法；对恒速干燥阶段、临界含水量、降速干燥阶段的理解。
5、间歇干燥过程干燥时间的计算。
6、干燥过程的物料衡算，预热器的热量衡算，干燥器的热量衡算。
7、干燥系统的热量衡算，干燥系统的热效率。
8、干燥过程的分析与讨论。
9、几种常见干燥器的特点，干燥器选用中应考虑的问题。
（七）气-液传质设备
1、板式塔的结构，塔板上的气-液接触状态，板式塔内不利的气、液流动状况，板式塔内的不正常操作现象。
2、塔板负荷性能图及其理解。
3、塔板结构，指出塔板设计及流体力学计算的项目。
4、塔板的评价指标，塔板类型，典型塔板型式的特点及其适用性。
5、填料塔的结构，填料的评价指标。
6、填料类型，典型填料型式的特点及其适用性。
7、填料的流体力学性能，填料塔内不利的气、液流动状况，填料塔的不正常操作现象。
8、描述各种填料塔内件的作用。
9、板式塔与填料塔的比较。
（八）液-液萃取
1、液-液萃取操作的定义，及其工业应用场合。
2、三组元液-液平衡的三角形相图.
3、萃取剂的选择依据，分配系数与选择性系数。
4、单级萃取过程在三角形相图的表达，及其计算。
5、对多级错流萃取及多级逆流萃取的描述，并指出各自特点。
6、典型液-液萃取设备的特点，及其选用要点。
（九）化工原理实验基础
1、化工原理实验所涉及的主要测量仪表：流量、压强与压差、液位、温度。
2、化工原理实验所涉及的主要数据处理方法。
3、化工原理实验所涉及的误差知识，及其提高测量精度的考虑。
4、流体阻力测量、流量计校核、离心泵性能参数、板框式过滤机操作、套管式及管壳式换热器操作、填料塔流体力学、板式精馏塔操作、干燥速率曲线测定，这八个基本实验所涉及的相关知识，如实验原理、实验装置、实验方法、实验现象的解释等。
四、参考书目
[1]《化工原理（上、下）》，主编：李春利等，浙江大学出版社。
[2]《化工原理（上、下）》，主编：陈敏恒等，化学工业出版社。
[3]《化工原理（上、下）》，主编：柴城敬，高等教育出版社。
[4]《化工原理实验》，主编：张金利等，天津大学出版社。
[5]《化工原理实验》，主编：刘继东等，天津教育出版社。
其他注意事项：考生需要携带无编程无存储无记忆功能的计算器。