天津大学化工原理考试大纲知识点分解.doc

化工原理知识点化工原理知识点一、考试的总体要求一、考试的总体要求 对于学术型考生，本考试涉及三大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验，（3）化工传递其中第一部分化工原理课程为必考内容（约占85%），第二部分化工原理实验和第三部分化工传递为选考内容（约占15%），即化工原理实验和化工传递为并列关系，考生可根据自己情况选择其中之一进行考试 对于专业型考生，本考试涉及二大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验均为必考内容，其中第一部分化工原理课程约占85%，第二部分化工原理实验约占15% 要求考生全面掌握、理解、灵活运用教学大纲规定的基本内容要求考生具有熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力答题务必书写清晰，过程必须详细，应注明物理量的符号和单位，注意计算结果的有效数字不在试卷上答题，解答一律写在专用答题纸上，并注意不要书写在答题范围之外 二、考试的内容及比例二、考试的内容及比例 （一）【化工原理课程考试内容及比例】（125分） 1．流体流动（20分）流体静力学基本方程式；流体的流动现象（流体的黏性及黏度的概念、边界层的概念）黏性：黏性：运动状态下，流体具有的抗拒内在的向前运动的特性；黏度：定义式：物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力边界层：流体流经固体壁面时，由于流体黏性，在壁面附近存在较大速度梯度的流体层。

流体在管内的流动（连续性方程、柏努利方程及应用）；流体在管内的流动阻力（量纲分析、管内流动阻力的计算）；管路计算（简单管路、并联管路、分支管路）；流量测量（皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计） 2．流体输送设备（10分） 离心泵（结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节）；结构：结构：一是叶轮和泵轴的旋转部件；二是泵壳、填料函和轴承组成的静止部件工作原理工作原理: :性能描述：性能描述：性能参数：流量、压头、轴功率、效率性能参数：流量、压头、轴功率、效率a.a.流量：离心泵在单位时间内棑送到管路系统的液体体积，与泵的结构、尺寸及转速有关注：实际流量还与管路特性有关b.b.压头：又称扬程，指离心泵对单位重量（1N）的液体所能提供的有效能量,与泵的结构、尺寸、转速计流量有关c.c.效率：用来反映能量损失，能量损失包括：容积损失,η-v.、机械损失、水力损失，η=,η-v.,η-m.,η-h.d.d.轴功率：泵轴所需的功率，由电机带动时，即电机给泵轴的功率有效功率指液体从叶轮获得的能量Ne=HQρg特性曲线：特性曲线：H-QH-Q曲线，曲线，N-QN-Q曲线，曲线，η-Qη-Q曲线（特性曲线随泵的转速曲线（特性曲线随泵的转速改变）改变）性能的改变性能的改变a.a. 液体物性的影响液体物性的影响b.b. 离心泵转速的影响离心泵转速的影响c.c. 叶轮直径的影响叶轮直径的影响 其它化工用泵；气体输送和压缩设备（以离心通风机为主）。

3．非均相物系的分离（12分） 重力沉降（基本概念及重力沉降设备-降尘室）、①基本概念 沉降速度（终端速度） 阻力系数（三个区） 自由沉降：在沉降过程中，颗粒之间的距离足够大，任一颗粒的存在不因其它 颗粒的存在而受到干扰，可以忽略容器壁面的影响 干扰沉降：如果分散相的体积分率较高，颗粒间有显著的相互作用，容器壁面 对颗粒沉降的影响不可忽略1）H-Q （2）N-Q：泵启动时，应关闭泵的出口阀门， 以减少启动电流，保护电机 （3）η-Q：泵在一定转速下，有最高效率点， 称为设计点 （最高效率一般在 92%左右）沉降速度影响因素： 流体黏度（层流区黏性（摩擦阻力）主导，湍流区形状（形体阻力）主导） 颗粒体积分数 器壁效应 颗粒形状（球形度越小，阻力越大） 计算方法： 试差法、摩擦数群法、用量纲为 1 的数群 K 值判断流型 ②重力沉降设备-降尘室 降尘室生产能力只与沉降面积及颗粒的沉降速度有关 沉降速度根据需要完全分离下来的最小颗粒尺寸计算保证气体流动的雷诺数处于层流区，以免干扰沉降离心沉降（基本概念及离心沉降设备-旋风分离器）①基本概念 a.离心沉降速度：颗粒绝对速度在径向上的分量，方向沿半径向外，随颗粒在 离心力场的位置而变。

b.离心分离因数 c. 评价旋风分离器性能的指标： 临界粒径：能被分离下来的最小颗粒粒径 分离效率： 总效率:全部颗粒被分离下来的质量分数 粒级效率： 分割粒径：粒级效率为 50％的粒径 粒级效率曲线：粒级效率与粒径比（d/d50）的函数曲线 压强降 d.旋风分离器的计算依据： 含尘气的体积流量、分离效率、压强降 ②离心沉降设备-旋风分离器过滤（基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备）①基本概念 a.表述颗粒特性的参数：形状、大小、表面积 b.表示非球形颗粒的参数：当量直径、形状系数 c.表示颗粒群特性的参数：粒度分布、平均粒径 d.表示颗粒床层的特性：床层空隙率（颗粒群堆积而成的床层的疏密程度： （床层体积-颗粒体积）/床层体积）、床层比表面积（单位床层体积具有的颗 粒表面积）、床层的自由截面积 e.深床过滤：固体颗粒不形成滤饼，沉积于较厚的过滤介质床层内部适用于 生产能力大而悬浮液中颗粒小、含量甚微的场合（0.1％以下） f.饼层过滤：悬浮液置于过滤介质一侧，固体物沉积于介质表面形成滤饼层 适用于处理固体含量较高的悬浮液（固相体积分数在 1％以上） g.过滤介质：织物介质、堆积介质、多孔固体介质。

h.不可压缩滤饼：单位厚度床层的流动阻力恒定i.可压缩滤饼：单位厚度床层的流动阻力随压强差的加高而增大 j.比阻：黏度为 1Pa.s 的滤液以 1m/s 的平均速度通过厚度为 1 的滤饼层时产生 的压强降 ②恒压过滤计算 滤液通过饼层时的简化模型是将床层中的不规则的通道假设成长度为 L、当量 直径为 de 的一组平行细管：细管的全部流动空间等于床层的空隙容积；细管的 内表面积等于颗粒床层的全部比表面积 a.康采尼方程 b.过滤基本方程 c.恒压过滤方程式 d.先恒速后恒压 恒速阶段速度 恒压阶段过滤方程 e.过滤常数 f.滤饼洗涤速率 g.过滤机生产能力 间歇过滤机生产能力 转筒真空过滤机③过滤设备；4．传热（20分） 传热概述；①热传递的三种方式：传导、对流、热辐射②热交换的方式：直接接触式、蓄热式、换热式热传导；①热传导：物体各部分之间不发生相对位移，仅靠分子、原子、自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递 ②傅立叶定律：通过等温表面的导热速率与温度梯度和传热面积成正比 ③导热系数：单位温度梯度下的热通量 固体：非金固体、金属 液体：非金液体，水的最大；纯液体比溶液大 气体：随温度升高而增大 ④单层平壁热传导速率 圆筒壁热传导速率 传热过程包括实际接触面的和通过空穴的热传导对流传热分析及对流传热系数关联式（包括蒸汽冷凝及沸腾传热）；①对流传热 热对流：流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递。

牛顿冷却定律： 对流传热系数：单位温度差下，单位传热面积上的对流传热速率 温度边界层： 保温层临界直径 影响因素：流体的种类、特性、温度、流动状态、原因、传热面形状位置大小 当量直径：流动截面积/传热周边×4 量纲分析：白金汉法关键是共同物理量的选取（不能同时选量纲相同的、不能 包括待求的、应包括所有基本量纲） ②关联式 雷诺数：流体流动状况的影响 普朗特数：流体物性的影响 格拉晓夫数：自然对流的影响 ③蒸汽冷凝 工业上是膜状冷凝 影响因素：温度差、物性、流速流向、不凝气、冷凝壁面 ④沸腾传热 液体沸腾方法：大容积传热和管内传热 水的沸腾曲线：自然对流、泡状沸腾（工业上控制在该状态，传热系数最大）、 膜状沸腾 影响因素：液体性质、温度差、操作压强、加热壁面（壁面粗糙好）传热过程分析及传热计算（热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算） ；①热量衡算②传热速率计算 ③总传热系数计算 K 来源：关联式、经验数据、实验查定 平均温度差法（设计型计算） 简化假定：稳态、比热容敞亮、K 不随管长变、热损忽略 温差校正系数（P、R） ★传热单元数法（操作型计算） 传热效率：最小值流体 传热单元数辐射传热的基本概念；①热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。

可在真空中传递 ②灰体：能以相同的吸收率吸收从 0 到∞各种波长的辐射能的物体是不透热 体③黑体：吸收率为 1如无光泽黑煤 ④白体：反射率为 1如磨光金属表面 ⑤透热体：透过率为 1如单原子气体和对称的双原子气体 ⑥普朗克定律：黑体的单色辐射能力随波长和温度的变化关系 ⑦斯蒂芬-玻尔兹曼定律：黑体的辐射能力与表面热力学温度的四次方成正比 ⑧克希霍夫定律：揭示物体的辐射能力与吸收率之间的关系任何物体的辐射 能力和吸收率的比值等于同温度下黑体的辐射能力 ⑨吸收率和黑度数值相等 黑度（发射率）：同一温度下灰体的辐射能力与黑体的辐射能力之比 黑度与物体的性质、温度及表面情况有关 ⑩两灰体间的辐射传热速率正比于二者的绝对温度的四次方之差 辐射传热速率与吸收率、反射率、形状、大小、相互间的位置和距离有关 设置隔热挡板可减少辐射传热换热器（分类，列管式换热器的类型、计算及设计问题）5．蒸馏（16分） 两组分溶液的汽液平衡；精馏原理和流程；两组分连续精馏的计算1）两组分溶液气液平衡 ★拉乌尔定律 道尔顿分压定律 安托因方程 相平衡常数 相对挥发度 （2）精馏原理和操作流程 原理：利用混合物中各组分的相对挥发度的差异 流程： （3）两组分连续精馏计算 精馏段操作方程 提馏段操作方程 q 线方程 最小回流比公式 ★水蒸气直接加热 ★多股进料 ★侧线出料 芬斯克方程6．吸收（15分） 气－液相平衡；传质机理与吸收速率；吸收塔的计算。

7．蒸馏和吸收塔设备（8分） 塔板类型；板式塔的流体力学性能；填料的类型；填料塔的流体力学性能7.蒸馏和吸收塔设备 评价塔设备的指标：通量、分离效率、适应能力 （1）塔板类型 （2）板式塔流体力学性能 液泛 压降 雾沫夹带 漏液 液面落差引起的分布不均 流体力学验算的项目：单板压降、雾沫夹带、液泛、漏液、液面落差 负荷性能图的作用：表示塔的操作范围，判断增加生产能力的潜力，减少负荷 运行的可能性3）填料类型 填料性能通过通量、效率、压降来衡量 表示填料性能的几个参数：比表面积、空隙率、填料因子 （4）填料塔流体力学性能 ①持液量 ②填料层压强降：恒持液量区、液泛区、载液区 ③液泛 ④填料的润湿性能 润湿速率：塔的截面上，单位长度填料周边上液体的体积流量 最小喷淋密度：单位时间内单位塔截面上喷淋的液体体积8．液－液萃取（9分）三元体系的液－液萃取相平衡与萃取操作原理；单级萃取过程的计算1）三元体系液液相平衡与操作萃取原理 ①萃取操作原理：利用原料液中各组分在萃取剂中溶解度的差异，实现原料液 中各组分的分离 ②溶质的回收：蒸馏、蒸发、结晶、其它化学方法 ③临界混溶点：辅助曲线与溶解度曲线的交点。

表示通过该点的联结线为无线 短 ③分配系数：三元混合液中的两个液相成平衡时，溶质在 E 相与 R 相中的组成 之比 ④选择性系数 ⑤萃取剂的选择：选择性、互溶度、萃取剂回收的难易、其他物性 ⑥级式接触萃取分为：单极、多级错流、多级逆流 ⑦多级错流萃取：每级都加入新鲜溶剂，传质推动力大；级数足够多，可得到 希望的萃取率；容积用量大 ⑧多级逆流萃取：连续操作；平均推动力大；分离效率高；溶剂用量少 ⑩外加能量的萃取器：混合-澄清器，脉冲填料塔；往复筛板，脉冲筛板，转盘 萃取塔，离心萃取器 为提高萃取分离效果，分散相应选用体积分率大，不润湿设备的液相 （2）单级萃取过程的计算9．干燥（15分） 湿空气的性质及湿度图；干燥过程的基本概念，干燥过程的计算（物料衡算、热量衡算） ；干燥过程中的平衡关系与速率关系 （二） 【化工原理实验考试内容及比例】 （25 分）1．考试内容涉及以下几个实验 单相流动阻力实验；离心泵的操。