Ⅰ.課程簡介

一、內容概述與要求

化工原理是化工工藝類及其相近專業的一門主干課，是一門重要的技術基礎課。化工原理在基 礎課和專業課之間起著承前啟后、由理及工的橋梁作用，其主要學習內容是化工生產過程中的物理 操作過程及其設備。

化工原理課程考試主要考察學生分析和解決單元操作中各種問題的能力，參加的考生應先修過 高等數學、普通物理和物理化學三門基礎課。對先修課程的要求如下：

高等數學：熟悉微積分及微分方程等內容。

普通物理：對力學、熱學、 電學、物態和光學等概念清楚,  內容熟悉。

物理化學：對熱力學、相平衡、溶液理論、分子運動理論等章節的概念清楚,  內容熟悉。

化工原理課程考試內容主要包括：流體流動、流體輸送機械、流體通過顆粒床層的流動、顆粒 的沉降和傳熱幾部分。掌握或學會上述各部分的基本內容，注意各部分知識的結構及知識的內在聯 系。考生應具有一定的運算能力、邏輯推理能力；能運用基本概念、基本理論和基本方法準確、簡 捷地進行計算；能綜合運用所學知識分析并解決較簡單的實際問題。化工原理考試從兩個層次上對 考生進行測試，較高層次的要求為“理解”和“掌握” ，較低層次的要求為“了解” 。這里“理解”和“了解” 是對概念與理論提出的要求。“掌握”是對方法、運算能力及應用能力提出的要求。

二、考試形式與試卷結構

考試采用閉卷、筆試形式，全卷滿分為150分，考試時間為75分鐘。

試卷包括選擇題、填空題、簡答題和計算題。選擇題是四選一型的單項選擇題；填空題只要求 直接填寫結果，不必寫出計算過程；簡答題要求寫出答案要點；計算題應寫出文字說明及演算步驟。

選擇題和填空題分值合計為54分，簡答題與計算題分值合計為96分。

Ⅱ.知識要點與考核要求

一、緒論

1 ．知識范圍

化工原理課程發展史，單元操作的概念和分類，課程的研究方法，課程的性質、內容和任務。

2 ．考核要求

(1) 了解化工生產過程和化工原理課程發展史。

(2) 掌握單元操作的概念和分類。

(3) 了解化工原理課程的兩條主線。

(4) 掌握化工原理課程的性質、內容和任務。

(5) 理解四個基本關系，即物料衡算、熱量衡算、平衡關系及速率關系。

二、流體流動

1 ．知識范圍

流體流動的考察方法及流體流動中的力和能。掌握流體在靜止和流動時的質量和能量守恒規律。 熟悉各種流體輸送問題,  用上述原理和規律解決管路計算及流量測量問題。

2 ．考核要求

(1) 理解連續性假定，流體流動的兩種考察方法，流體的作用力和機械能，粘度，牛頓粘性定律。

(2) 流體靜力學

掌握靜止流體受力平衡的研究方法，壓強和勢能的分布，虛擬壓強，壓強的表示方法和單位換算，靜力學方程及其應用 (測壓管、U形測壓管、U形壓差計、液位測量) 。

(3) 流體流動中的守恒原理

掌握流量、流速、連續性方程，流動流體的機械能守恒 (柏努利方程) ，柏努利方程應用；理 解柏努利方程的幾何意義。

(4) 流體流動的內部結構

掌握層流和湍流的基本特征，雷諾數，湍流粘度，流動邊界層及邊界層分離現象，管流數學描 述的基本方法；理解圓管內剪應力分布，圓管內速度分布及平均速度。

(5) 阻力損失概念

掌握直管阻力損失、局部阻力損失概念；了解量綱分析法；掌握摩擦系數、粗糙度、當量直徑、 當量長度、局部阻力系數概念。

(6) 掌握層流直管阻力損失計算方法，湍流直管阻力的研究方法，局部阻力損失計算。

(7) 流體輸送管路的計算

掌握簡單管路特性，分支管路特性，匯合管路特性，并聯管路特性；掌握簡單管路的設計型計 算 (計算方法，參數的選擇和優化，常用流速) ；理解簡單管路的操作型計算 (計算方法，試差  法) ；了解分支管路計算，匯合管路計算，并聯管路計算。

(8) 流速和流量的測定

理解皮托管的測速原理、計算、安裝；理解孔板流量計的測量原理、計算、流量系數、安裝； 理解文丘里流量計，轉子流量計的工作原理、計算；掌握轉子流量計的刻度換算，不同流量計特點 比較。

(9) 了解非牛頓流體的概念。

三、流體輸送機械

1 ．知識范圍

了解化工生產中常用的流體輸送設備的結構，掌握其工作原理和選用。

2 ．考核要求

(1) 離心泵

理解離心泵的工作原理和主要部件：吸液、送液過程；葉輪 (幾種形狀) 、泵殼、軸封。

了解離心泵的基本方程式：理論壓頭、流量對理論壓頭的影響、葉片形狀對理論壓頭的影響。 掌握離心泵的性能參數與特性曲線：流量、揚程 (壓頭) 、功率、效率概念及特性曲線。

掌握離心泵的性能改變和換算：液體密度、黏度、葉輪轉速 (比例定律) 。

掌握離心泵的工作點與調節：管路特性方程、工作點概念、閥門調節計算、轉速調節 (變頻) 概念。

理解離心泵的聯用：并聯、串聯原則。

掌握離心泵的氣蝕現象與安裝高度：氣蝕現象概念、氣蝕余量推導、安裝高度計算。

離心泵的類型與選用：了解單吸泵、雙吸泵、多級泵；清水泵、污水泵、泥漿泵的結構特點； 掌握單級清水泵的選用方法和計算。

(2) 掌握往復泵工作原理和調節方法。

(3) 其他化工用泵

了解漩渦泵、齒輪泵的工作原理、適用范圍、結構、特性曲線、流量調節方法。

(4) 氣體輸送設備

掌握離心通風機的結構、性能參數和選擇：通風機結構、風壓概念、性能曲線、風壓計算、風 機選擇、風壓校核。

了解鼓風機、壓縮機、真空泵的出口壓強與壓縮比范圍。

了解離心式和旋轉式鼓風機、壓縮機的結構特點、流量調節方法。

了解往復式壓縮機、真空泵的結構特點、工作過程、流量調節方法。

四、流體通過顆粒層的流動

1 ．知識范圍

了解流體通過顆粒層的基本流動規律。掌握過濾的基本概念,  過濾速率方程及其應用,  過濾過 程計算，了解過濾機的結構特性、操作。

2 ．考核要求

(1) 顆粒床層的特性

掌握單顆粒比表面和球形度的概念。

了解顆粒群的特性：標準篩、篩分分析、分布函數、頻率函數，流體在顆粒層內的流動特點— —爬流，顆粒群的平均直徑。

掌握床層的空隙率、比表面積和床層特性。

(2) 流體通過固定床的壓降

了解顆粒床層的簡化模型：物理模型的簡化、數學模型的建立方法。

(3) 過濾原理及設備

掌握過濾操作的基本概念，濾漿、濾液、濾餅、過濾介質等、過濾方式及特點、過濾速率定義。

(4) 過濾設備

理解過濾機工作原理及結構。

掌握葉濾機和板框壓濾機工作原理。

了解廂式壓濾機、回轉真空過濾機、離心機、刮刀卸料式離心機、活塞往復式卸料離心機結構 和工作原理。

(5) 過濾過程計算

過濾過程的數學描述：掌握物料衡算：掌握濾漿、濾液、濾餅、之間的關系。

過濾速率：掌握傳遞速率通式、過濾過程阻力、過濾常數、過濾基本方程、濾餅比阻。 間歇過濾的濾液量與過濾時間的關系：掌握恒速、恒壓過濾方程、過濾常數的測定。  洗滌速率與洗滌時間：掌握置換洗滌、橫穿洗滌的洗滌速率和洗滌時間的計算。

過濾過程的計算：掌握設計型計算；理解操作型計算；掌握間歇過濾、連續過濾過濾機的生產 能力計算；了解最大生產能力的概念及求解方法。

(6) 加快過濾速率的途徑

理解加快過濾速率的途徑：從物料、操作條件、設備、過濾方式幾方面考慮。

五、顆粒的沉降和流態化

1 ．知識范圍

了解固體顆粒對流體的相對運動規律。掌握顆粒沉降運動 (重力沉降、離心沉降)  的基本原理。

2 ．考核要求

(1) 概述

了解流固兩相物系、連續相、分散相概念。

了解只要流固兩相密度不同，即會發生相對運動的現象。

(2) 顆粒的沉降運動

流體對固粒的繞流：了解流體與界面間的作用力 (阻力、曳力) ，相對運動的幾種情況 (本質上相同) ；兩種曳力——表面曳力、形體曳力；  (總) 曳力的影響因素。理解通過量綱分析法得出曳力系數的推導過程，掌握實驗結果。

靜止流體中顆粒的沉降 (以重力場為例) ：掌握顆粒受力分析，沉降兩個階段 (加速段、等速段) 分析，沉降速度求解；了解其他因素對沉降的影響，簡介干擾沉降、端效應、分子運動、球形 度、滴泡等。

(3) 沉降分離設備：

分類：了解重力沉降設備、離心沉降設備分類，掌握其中的降塵室和旋風分離器。

重力沉降設備：掌握降塵室結構原理、工作過程介紹，分離條件、設計型、操作型計算、分離 效果。

其他重力沉降設備：了解增稠器、分級器等的操作目的、工作過程的介紹。

離心沉降設備：與重力沉降設備比較，掌握其特點；掌握分離因數概念；掌握旋風分離器的結 構原理、工作過程、適于分離顆粒的粒徑。

了解離心沉降機的工作過程，與旋風分離器的比較、與離心過濾機的區別。

六、傳熱

1 ．知識范圍

了解三種傳熱基本方式的基本定律和計算方法，重點掌握熱傳導和對流給熱過程計算。了解換 熱器的類型，掌握管殼式換熱器的設計及選用。了解新型換熱器，掌握傳熱的強化途徑。

2 ．考核要求

(1) 概述

了解傳熱在化工過程中的重要性。

了解傳熱過程的三種形式：混合、蓄熱、間壁。

了解載熱體概念：加熱劑、冷卻劑。

(2) 傳熱過程

掌握傳熱流量、熱流密度 (熱通量) 的概念及區別。

了解傳熱機理：傳導、對流、輻射。

了解定態傳熱、非定態傳熱。

(3) 熱傳導

理解傅里葉定律，了解氣、液、固導熱系數與溫度、壓強的關系。

(4) 通過平壁、圓筒壁、多層壁的定態導熱

理解通過平壁、圓筒壁、多層壁的定態導熱的數學推導。

掌握在不同壁中熱流量、熱流密度的區別。

掌握熱阻的概念，傳熱速率通式。

掌握對數平均值，對數平均面積、半徑、直徑。

掌握多層壁的導熱通式，串聯過程推動力與阻力的加和性，多層壁熱阻與溫差的關系。 了解接觸熱阻的概念。

(5) 對流給熱

了解流動對傳熱的貢獻，對流給熱過程的分類，強制對流與自然對流的概念。

對流給熱過程的數學描述：掌握牛頓冷卻定律；了解獲得給熱系數的三種方法；了解量綱分析法；理解四個準數及其表達的物理意義及定性特征 (溫度、長度、物性等) 。

(6) 無相變的對流給熱系數的經驗關聯式

掌握圓形直管內低黏度流體強制湍流的給熱系數公式；了解高黏度、短管、過渡區的校正公式 的校正；了解其他關系式。

(7) 沸騰給熱與冷凝給熱

沸騰給熱：了解大容積飽和沸騰、沸騰曲線及強化傳熱；了解膜狀冷凝、滴狀冷凝。

冷凝給熱：了解平壁、圓管的給熱系數的計算，圓管水平、直立放置時給熱系數變化；了解影 響傳熱的因素及強化傳熱

(8) 熱輻射

基本概念：了解吸收率、反射率、穿透率、黑體、灰體、斯蒂芬-玻耳茲曼定律、克希荷夫定 律。

(9) 傳熱過程計算

傳熱過程的數學描述：掌握熱量衡算微分方程、傳熱速率方程式、傳熱系數、污垢熱阻和壁溫 估計。

傳熱過程的基本方程式：掌握傳熱過程的積分表達式、操作線與推動力的變化規律、傳熱基本 方程式、對數平均推動力。

換熱器的設計型計算：掌握設計型計算的命題方式、設計型問題的計算方法、設計型計算中的 參數選擇。

換熱器的操作性計算：掌握操作性計算的命題方式、操作性問題的計算方法、傳熱過程調節。

(10) 換熱器

掌握列管式換熱器、套管式換熱器、螺旋板式換熱器、熱管式換熱器，了解其他類型換熱器， 掌握管殼式換熱器的設計及選用原則。

了解換熱器得設計，如管束的排列方式、折流板、管板、對數平均溫度差的修正等。

掌握強化傳熱的途徑