2021長沙理工大學(xué)化學(xué)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(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，對單元過程的典型設(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)計算方法，常見過程的計算和典型設(shè)備的設(shè)計計算或選型；熟悉運(yùn)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(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)過程及設(shè)備的途徑。掌握各種常用分離過程的基本理論、操作特點(diǎn)、簡潔計算方法和強(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)工程的基本知識分析和解決工程實(shí)際問題的能力。系統(tǒng)地理解化工熱力學(xué)的知識結(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)驗數(shù)據(jù)等）與評價方法；以及掌握熱力學(xué)原理的應(yīng)用方法（針對化工生產(chǎn)中的相平衡和化學(xué)平衡問題、能量轉(zhuǎn)換與利用問題進(jìn)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(xué)原理和應(yīng)用；流體靜力學(xué)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(yīng)用；柏努利方程及其幾何意義和應(yīng)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(dāng)量長度法；非圓管道的當(dāng)量直徑計算法；簡單管路與復(fù)雜管路簡單管路計算的方程組；管路的設(shè)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(zhuǎn)子流量計。
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)計點(diǎn)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(zhuǎn)速和葉輪直徑對特性曲線的影響；離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)；管路特性曲線方程式；改變閥門的開度、改變泵的轉(zhuǎn)速及葉輪外徑對離心泵工作點(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(shè)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(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)過程的特點(diǎn)；熱傳導(dǎo)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(fù)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(zhǔn)數(shù)關(guān)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(shè)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(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(shè)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(jī)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(shè)計型計算；填料吸收塔的操作型計算。
8. 塔設(shè)備
塔設(shè)備的分類；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；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(xué)反應(yīng)工程》部分
1．均相化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)
等溫條件下簡單級數(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)；簡單級數(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)行時反應(yīng)時間、反應(yīng)器體積、轉(zhuǎn)化率、收率、選擇性的計算。
3．非理想流動反應(yīng)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(yīng)動力學(xué)
催化劑表面吸附、反應(yīng)的基本概念本征動力學(xué)、宏觀動力學(xué)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(yīng)器
固定床反應(yīng)器的模型化方法簡單的模型推導(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(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(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(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(guān)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?。皇煜せ疃认禂?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(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(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平衡問題的計算；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(yīng)用；掌握分離過程的分類和特征；分離過程的集成；設(shè)計變量，單元和裝置的設(shè)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(guān)系及其表達(dá)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(diǎn)溫度和壓力的計算及露點(diǎn)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(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(diǎn)；反應(yīng)精餾的特點(diǎn)及過程分析，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(xué)工業(yè)出版社，2010年.
2．劉家祺．分離過程[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.

長沙理工大學(xué)

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