化工原理概念.docx

华东理工大学化工原理课程研究生入学考试复习大纲考试用教材：化工原理（第三版）陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋编，化学工业出版社2006参考书：化工原理详解与应用丛德滋、丛梅、方图南编，化学工业出版社2002复习大纲：第一章 流体流动概述 流体流动的两种考察方法；流体的作用力和机械能；牛顿粘性定律。 静力学 静止流体受力平衡得研究方法；压强和势能得分布；压强的表示方法和单位换算；静力学原理的工程应用。 守恒原理 质量守恒；流量，平均流速；流动流体的机械能守恒（柏努利方程）；压头；机械能守恒原理的应用；动量守恒原理及其应用。 流体流动的内部结构 层流和湍流的基本特征；定态和稳态的概念；湍流强度和尺度的概念；流动边界层及边界层分离现象；管流数学描述的基本方法；剪应力分布。 流体流动的机械能损失 沿程阻力损失（湍流阻力）的研究方法“黑箱法”；当量的概念（当量直径，当量长度，当量粗糙度）；局部阻力损失。 管路计算 管路设计型计算的特点、计算方法（参数的选择和优化，常用流速）；管路操作型计算的特点、计算方法；阻力损失对流动的影响；简单的分支管路和汇合管路的计算方法；非定态管路计算（拟定态计算）。 流量和流速的测量 毕托管、孔板流量计、转子流量计的原理和计算方法 非牛顿流体的流动 非牛顿流体的基本特性。第二章 流体输送机械管路特性 被输送流体对输送机械的基本能量要求；管路特性方程；带泵管路的分析方法过程分解法。 离心泵 泵的输液原理；影响离心泵理论压头的主要因素（流量、密度及气缚现象等）；泵的功率、效率和实际压头；离心泵的工作点和流量调节方法；离心泵的并联和串联离心泵的安装高度、气蚀余量；离心泵的选用。 其它泵 容积式泵的工作原理、特点和流量调节方法（以往复泵为主）。 气体输送机械 气体输送的特点及全风压的概念；气体输送机械的主要特性；风机的选择；压缩机和真空泵的工作原理，获得真空的方法。第三章 液体搅拌 典型的工业搅拌问题；搅拌的目的和方法；搅拌装置，常用搅拌浆的型式，挡板及其它构件；混合效果的度量（均匀性的标准偏差、分割尺度和分割强度）；混合机理；搅拌功率；搅拌器经验放大时需要解决的问题。 其它混合设备了解。第四章 流体通过颗粒层的流动 固定床 当量和平均的方法；颗粒和床层的基本特性；固定床压降的研究方法数学模型法；影响压降的主要因素。 过滤 过滤方法及常用过滤机的构造；过滤方程数学描述（物料衡算和过滤速率方程），过滤速率，推动力和阻力的概念；过滤速率方程的积分应用间接实验的参数综合法；洗涤时间；过滤机的生产能力；加快过滤速率的途径。第五章 颗粒的沉降和流态化 饶流基础 两类流动（内部流动和外部流动）问题；表面曳力和形体曳力；球体颗粒的曳力系数及斯托克定律。 自由沉降 沉降运动极限处理方法；沉降速度及其计算；降尘室的流量、沉降面积和粒径的关系；颗粒分级概念；旋风分离器的工作原理及影响性能的主要因素，粒级效率的概念。 流态化 流化床的工业应用和典型结构；流化床的主要特性；流化床的操作范围（起始流化速度和带出速度）。 气力输送的实际应用第六章 传热传热过程 加热和冷却方法；传热速率热传导 傅立叶定律；常用工程材料的导热系数；导热问题分析方法（热量衡算和导热速率式）；一维导热的计算。对流给热 牛顿冷却定律变量分离法；自然对流的起因和影响因素；管内层流给热，管内强制对流（湍流）给热系数经验式；沸腾给热和沸腾曲线；蒸汽冷凝给热。辐射 单个物体的辐射和吸收特性（Stefan Boltzmann定律，Kirchhoff定律）；黑体和灰体；两黑体间的相互辐射；两物体组成封闭系统中的辐射换热。间壁换热过程 热量衡算和传热速率式换热过程的数学描述方法；传热平均温度差，热阻和传热系数工程处理方法；垢层热阻，壁温计算方法。传热计算 传热设计问题的参数选择和计算方法；传热操作型问题的讨论和计算方法；非定态传热过程计算（拟定态处理）。换热器 列管式换热器的设计和选型；常用换热器的结构；换热设备的强化和其他类型。第七章 蒸发蒸发过程及设备 工业蒸发实例；蒸发过程的目的、方法及特点；常用蒸发器的结构；管内气液两相流动形式；二次蒸汽和加热蒸汽的能位差别；沸点升高单效蒸发的计算 物料衡算、热量衡算和传热速率方程。第八章 气体吸收概述 工业吸收过程；气体吸收的目的、原理及实施方法；吸收过程的经济性与吸收剂的选择原则。气液相平衡 亨利定律，温度、总压对平衡的影响；相平衡与吸收过程的关系。扩散与单相传质 分子扩散与费克定律，扩散系数；等分子反向扩散、单向扩散的概念；对流传质与传质分系数；传质与动量、热量传递的类比；对流传质与有效膜模型（双膜理论）。 相际传质 相际传质速率方程，传质分系数和总系数的关系；推动力与传质系数的关系传质速率的工程处理方法；溶解度对两相传质阻力分配的影响。 吸收过程数学描述 低浓度气体吸收的假定；物料衡算、传质速率吸收过程数学描述方法；HOG，NOG的分解变量分离法；计算NOG的对数平均推动力法和吸收因数法；物料横算和操作线的含义。 吸收过程设计 吸收过程设计中参数的选择，指定分离要求下的最小液气比；返混及其对过程的影响。 吸收操作 操作型问题的命题和解法，影响吸收结果的操作因素分析。 化学吸收 化学反应对吸收相平衡的影响；化学反应对吸收速率的影响，增强因子。第九章 精馏 概述 典型工艺过程中的精馏操作、蒸馏操作的目的、原理及实施方法，蒸馏操作的经济性。 双组分溶液的气液相平衡 相律的应用；理想溶液的气液相平衡及泡、露点计算；相对挥发度；非理想物系的活度系数（范拉方程，马古斯方程）；平衡蒸馏与简单蒸馏 精馏 用传质观点分析精馏原理；精馏过程数学描述元过程法；恒摩尔流的简化假设，理论板和板效率工程简化处理方法；加料板上的过程分析；控制体物料衡算和操作线方程。 双组分精馏的设计型问题讨论 精馏操作型问题的命题；分离能力和物料衡算对精馏过程的制约和调节；灵敏板的概念。 间歇精馏 间歇精馏过程的特点及应用场合。 恒沸精馏与萃取精馏的基本概念。 多组分精馏基础 流程方案的选择；泡露点计算；关键组分和物料衡算（清晰分割法、全回流近似法）。第十章 气液传质设备 气液传质过程对塔设备的要求。 板式塔 板上的气液接触状态；塔内非理想流动及其改善；漏夜、液泛及有效操作范围（负荷性能图）；常用塔板型式及其主要特性；筛板塔内的传质（传质系数和HETP）。第十一章 液液萃取 概述 液液萃取的工业实例；萃取的目的、原理和实施方法。 相平衡 三角相图；物料衡算与杠杆定律；部分互溶物系的相平衡；分配系数与选择性系数。 萃取过程的计算 单级萃取，完全互溶物系的相平衡；分配系数与选择性系数。 萃取过程的计算 单级萃取，完全不互溶物系萃取操作的计算。 萃取设备 常用萃取设备的工作原理；液液传质设备的特征速度，液泛与两相极限速度；影响传质速率的因素；液液传质设备的特点与选择，分散相的选择。 超临界萃取和液膜萃取 超临界萃取的原理、实施方法及工业实例；液膜萃取的原理、实施方法及工业实例。第十二章 其它传质分离方法 结晶 结晶原理；晶习；溶解度曲线；形成过饱和度的方法；结晶速率及影响因素；结晶设备。 吸附 吸附原理；常用吸附剂；吸附相平衡；吸附机理及吸附速率；吸附设备 膜分离 反渗透原理及工业应用；超滤原理及工业应用；电渗析原理及工业应用；气体膜分离原理，膜分离设备。第十三章 热质同时传递的过程 热、质同时传递过程的工业实例；热、质同时传递过程的主要特点；过程的极限湿球温度与绝热饱和温度。第十四章 干燥 概述 化工产品干燥实例；固体干燥的目的、原理及实施方法。 干燥静力学 湿空气的状态参数及其计算；I-H图及其应用；水分在气固两相间的平衡 干燥动力学 恒定气流条件下物料的干燥速率及临界含水量。 干燥过程计算 间歇干燥过程的干燥时间；连续干燥过程的特点、物料衡算，热量衡算及热效率。 常用干燥设备 选型原则；常用干燥设备的主要组成部分及特性。 一些重要概念：超临界萃取：用超临界温度，临界压力状态下的气体作为溶剂，萃取待分离混合物中的溶质，然后采用等温变压或等压变温等方法将溶剂与溶质分离的单元操作。根据溶剂再生的方法分等温变压等压变温吸附吸收（用吸收剂/吸收剂脱除溶剂 中的溶质）添加惰性气体的等压法结晶：由蒸汽、溶液或熔融物中析出固态晶体的操作结晶速率：成核速率：单位时间、单位体积溶液中产生的晶核数目 晶体成长速率：单位时间内晶体平均粒度L的增加量影响因素：1过饱和度（T，C）2粘度3密度4位置5搅拌吸附：利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体的一个或几个组分，从而使流体混合物得以分离的方法常用吸附剂：1活性炭2硅胶3活性氧化铝4各种活性土5合成沸石和天然沸石分子筛6吸附树脂膜分离：利用固体膜对流体混合物中组分的选择性渗透从而分离各个组分的方法超滤：以压差为推动力用固体多孔膜截留混合物中的微粒和大分子溶质而使溶剂透过膜孔的分离操作电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过特性使溶液中离子作定向移动以达到脱除或富集电解质的膜分离操作。 华东理工大学2010年化工原理部分考研真题一、简答题（10道题的顺序可能和真题不一样，但是内容一致）：1.等板高度HETP的含义是什么？答：分离效果相当于一块理论板的填料塔高度。2.常用的吸附剂有哪些？答：活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。3.萃取溶剂的必要条件是什么？答：1.与物料中B组分不互溶；2.对组分A具有选择性溶解。4.何谓载点，泛点？答：载点：气液两相流动的交互作用开始变得比较显著的操作状态；泛点：气速进一步增大至压降陡增，在压降-气速曲线图表现为曲线斜率趋于垂直的转折点。5.搅拌器应具备哪两种功能？强化搅拌的工程措施有哪些？答：功能：1.产生总体流动；2.产生湍动或剪切力场。措施：1.提高转速；2.阻止液体圆周运动，如加档板，搅拌器离心或者倾斜安装；3.安装导流筒，消除短路，死区。6.非牛顿型流体中，塑性流体的特点？答：只有施加的剪应力超过某一临界值时才开始流动，流动后多数具有剪切稀化特性，少数也具有剪切增稠特性。7.临界含水量受哪些因素影响？答：1.物质本身性质，结构，分散程度；2.干燥介质条件：气速，温度，湿度。8.液体沸腾的另个必要条件？答：1.过热度；2.汽化核心。9.什么是自由沉降速度？答：重力作用下，沉降速度的增大，颗粒受阻力增大，当阻力等于其重力时的速度。10.数学模型法的主要步骤有哪些？答：1.简化物理模型；2.建立数学模型；3.参数测定，模型检验。二、带泵管路如图，用离心泵把水从A输送到E点，各段管路管径均为106mm3mm，=0.03，AB段，DE段长度均为20m，CD段埋地下，长度为3000m。离心泵的特性曲线为He=10+5105qv。（1）管路液体流量、离心泵的有效功率。（2）管路正常时，DE上的孔板流量计高度差为R=200mm，现在CD段漏液，漏液量为0.004 m3/s，此时孔板流量计高度差为R=160mm，（孔板流量计C0为常数）求此时离心泵出口压强为多少。三 吸收有一吸收塔，吸收剂为清水（x2=0），采用液气比L/G=1.25，相平衡方程为y=1.25x，气体进口浓度y1=0.05，气体出口浓度为y2=0.01。现用两个这样的吸收塔联立操作，如下图a、b、c情况。求：（1）a、b、c三种情况的回收率各是多少？（2）比较a、b、c三种情况，并说明原因。（3）定性画出三种情况的操作线。四、精馏 有一精馏塔，塔釜采用间接蒸汽加热，饱和蒸汽进料，F=150kmol/h，相对挥发度=2.47，回流比为4，进料浓度为0.4（mol分数，下同），釜液浓度为0.03，要求轻组分回收率为0.97。求：（1）塔顶溜出液浓度XD，D以及W。（2）精馏操作线和提留操作线方程。（3）实际回流比是最小回流比的多少倍？（4）第二块理论板上升的气相浓度以及下降的液相浓度。（5）全回流时，若第一板下降液相浓度为0.97，求第二块板的弗默里效率。五、非定态传热有一个钢球，直径为Dp，密度为p，比热容为Cp，同空气接触，空气温度为t，且保持不变，设时刻，钢球的温度为T，且温度均匀，初始时刻钢球温度为T0，钢球给热系数为，求：（1）钢球温度T与的关系式T=f（）。（2）若T0=150，30s后T=135，空气温度为25，Cp=460J/（kg），p=7850kg/m3，Dp=25mm。求.华东理工大学2009年化工原理部分考研真题一。简答题（30分）1.什么是离心泵的气缚及汽蚀现象？在工业应用中分别如何预防？2.列举三种常用的搅拌器，并简要说明其特点。3.简述数学模型法的主要步骤。4.简述辐射传热中黑体及灰体的概念。5.什么是传质单元数和传质单元高度？两者分别与哪些因素有关？6.列举气液传质设备中常用的三种除沫器。7.简述（三元物系）萃取过程中的临界混溶点，分配系数及选择系数。8.结晶操作中，晶核的成核机理有哪几种？一般工业结晶操作采用哪种机理？9.简述吸附操作中的负荷曲线，浓度波及透过曲线的概念。10.什么是不饱和湿空气的露点，湿球温度及绝热饱和温度。09一。简答题（30分）1.什么是离心泵