北京化工大学23研招复试考试大纲--化工综合

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北京化工大学攻读硕士学位研究生入学考试

《化工综合》考试大纲

第一部分《化工原理》考试大纲

一.适用的招生专业

化学工程与技术：化学工艺、化学工程、工业催化。

二.考试的基本要求

1.掌握的内容

流体的密度和粘度的定义、单位及影响因素，压力的定义、表示法及单位换算;流体静力学方程、连续性方程、柏努利方程及其应用;流动型态及其判据，雷诺准数的物理意义及计算;流体在管内流动的机械能损失计算;简单管路的计算;离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线，泵的工作点及流量调节，泵的安装及使用等。

非均相混合物的重力沉降与离心沉降基本计算公式;过滤的机理和基本方程式。

热传导、热对流、热辐射的传热特点;传导传热基本方程式及在平壁和圆筒壁定态热传导过程中的应用;对流传热基本原理与对流传热系数，流体在圆形直管内强制湍流时对流传热系数关联式及其应用;总传热过程的计算;管式换热器的结构和传热计算。

相组成的表示法及换算;气体在液体中溶解度，亨利定律各种表达式及相互间的关系;相平衡的应用;分子扩散、菲克定律及其在等分子反向扩散和单向扩散的应用;对流传质概念;双膜理论要点;吸收的物料衡算、操作线方程及图示方法;最小液气比概念及吸收剂用量的确定;填料层高度的计算，传质单元高度与传质单元数的定义、物理意义，传质单元数的计算(平推动力法和吸收因数法);吸收塔的设计计算。

双组分理想物系的气液相平衡关系及相图表示;精馏原理及精馏过程分析;双组分连续精馏塔的计算(包括物料衡算、操作线方程、q线方程、进料热状况参数q的计算、回流比确定、求算理论板层数等);板式塔的结构及气液流动方式、板式塔非理想流动及不正常操作现象、全塔效率和单板效率、塔高及塔径计算。

湿空气的性质及计算;湿空气的焓湿图及应用;干燥过程的物料衡算和热量衡算;恒速干燥阶段与降速干燥阶段的特点;物料中所含水分的性质。

液液萃取过程;三角形相图及性质。

柏努利演示实验;雷诺演示实验;流体阻力实验;离心泵性能实验;精馏实验;吸收(解吸)实验。

2.熟悉的内容

层流与湍流的特征;复杂管路计算要点;测速管、孔板流量计及转子流量计的工作原理、基本结构与计算;往复泵的工作原理及正位移特性;离心通风机的性能参数、特性曲线。

沉降区域的划分;降尘室生产能力的计算。

有相变对流传热过程及影响因素;复杂流动的平均温度差求算;列管式换热器的设计要点;传热过程强化措施。

各种形式的传质速率方程、传质系数和传质推动力的对应关系;各种传质系数间的关系;气膜控制与液膜控制;吸收剂的选择;吸收塔的操作型分析;解吸的特点及计算。

理论板层数简捷计算法;精馏装置的热量衡算;平衡蒸馏、简单蒸馏的特点及计算;塔板的主要类型、塔板负荷性能图的特点及作用。

空气通过干燥器时的状态变化;临界含水量的含义及影响因素;恒速干燥阶段干燥时间的计算方法;干燥过程的强化。

物料衡算与杠杆定律。

3.了解的内容

层流内层与边界层;其它化工用泵的工作原理及特性;往复压缩机的工作原理。

降尘室、沉降槽、离心沉降、过滤等设备的构造、原理及选择; 非均相混合物分离过程的强化。

常用换热器类型、结构及工作原理;热辐射基本概念及计算;对流与辐射联合传热。

分子扩散系数及影响因素;塔高计算基本方程的推导。

其它精馏方式的特点;精馏过程的强化及展望。

各种干燥器的结构及工作原理;干燥器的设计要点。

部分互溶物系的相平衡;分配系数与选择性系数;单级萃取;多级错流萃取;多级逆流萃取;萃取设备。

三.考试的方法和考试时间

考试为闭卷笔试，可以使用无字典和编程功能的电子计算器;考试时间为1.5小时。

四.考试的主要内容与要求

1、流体流动概述与流体静力学

流体流动及输送问题;流体流动的考察方法;定态流动与非定态流动;流体流动的作用力;牛顿粘性定律;流体的物性;压强特性及表示方法;静力学方程及应用;液柱压差计。

2、流体流动的守恒原理

流量与流速的定义;流体流动的质量守恒;流体流动的机械能守恒;柏努利方程及应用;动量守恒原理及应用。

3、流体流动的内部结构与阻力计算

雷诺实验;两种流动型态及判据;层流与湍流的特征;管流剪应力分布和速度分布;边界层概念;边界层分离现象;直管阻力;层流阻力;摩擦系数;湍流阻力——因次分析法;当量的概念(当量直径，当量长度);局部阻力;流动总阻力计算。

4、管路计算与流量测量

简单管路计算：管路设计型计算特点及方法、管路操作型计算特点及方法;复杂管路的特点及计算方法;流动阻力对管内流动的影响;孔板流量计、文丘里流量计及转子流量计的测量原理和计算方法。

5、离心泵

流体输送机械分类;管路特性方程;带泵管路的分析方法——过程分解法;离心泵工作原理与主要部件;气缚现象;理论压头及分析;性能参数与特性曲线;工作点和流量调节;泵组合操作及选择原则;安装高度与汽蚀现象;离心泵操作与选型。

6、其它类型泵与气体输送机械

正位移泵工作原理与结构、性能参数与流量调节(往复泵、旋转泵等);旋涡泵的结构、工作原理及流量调节;气体输送机械分类;离心式通风机工作原理;性能参数与计算;罗茨鼓风机、真空泵、离心压缩机与往复压缩机。

7、液体搅拌

搅拌的目的及方法;机械搅拌装置的基本构件;常用搅拌器的类型及特点;搅拌器的功能;均相液体的混合机理;非均相物系的混合机理;常见搅拌器的性能;强化湍动的措施。

8、流体通过颗粒层的流动

非均相分离概论;颗粒床层的特性;流体通过颗粒层的压降——数学模型法;过滤原理与设备;过滤速率、推动力和阻力的概念——过滤速率工程处理方法;过滤基本方程及应用;过滤常数;恒压过滤与恒速过滤;板框过滤机性能分析与计算;加压叶滤机性能分析与计算;回转真空过滤机性能分析与计算;加快过滤速率的途径。

9、颗粒的沉降与流态化

沉降原理;流体对颗粒运动的阻力;球形颗粒的曳力系数与斯托克斯定律;自由沉降过程;重力沉降速度;重力沉降设备(降尘室性能分析);离心沉降速度;离心沉降设备(旋风分离器性能分析);固体流态化概念;散式流态化与聚式流态化;流化曲线与流化床特征;起始流化速度与带出速度;流化床操作及其强化。

10、.传热概述与热传导

传热过程在化工生产中的应用;传热的基本方式;工业换热过程;传热速率;傅立叶定律;导热系数及影响因素;一维定态热传导计算(单层与多层平壁、单层与多层圆筒壁)。

11. 对流传热

对流传热过程分析;牛顿冷却定律;对流传热系数及其影响因素;无相变对流传热系数经验关联式的建立;准数方程与准数的物理意义;管内强制对流传热、管外强制对流传热、自然对流传热、蒸汽冷凝传热、液体沸腾传热。

12. 热辐射

物体的辐射能力;斯蒂芬-波尔兹曼定律;克希霍夫定律;两灰体间的辐射传热。

13. 传热过程的计算

间壁换热过程;热量衡算式及总传热速率方程;总传热系数计算、热阻及传热平均温度差——传热速率的工程处理方法;污垢热阻;壁温的计算;传热设计型问题的参数选择和计算方法;传热操作型问题的分析和计算方法(传热效率及传热单元数)。

14. 换热器

间壁式换热器类型、结构及应用;列管式换热器的设计与选用;换热器的强化及其它类型。

15.气体吸收概述与气液相平衡

吸收依据;吸收目的;吸收过程的工业实施;吸收与解吸的特征;吸收过程的分类;吸收剂的选择;吸收过程的经济性;气体在液体中的溶解度;亨利定律;温度、压力对相平衡的影响;相平衡与吸收过程的关系。

16.扩散与单相传质

分子扩散与费克定律;气相和液相中的分子扩散(等摩尔反向扩散、单相扩散);扩散系数及其影响因素;涡流扩散与对流传质;相内传质速率方程与传质分系数。

17.相际传质

双膜理论;相际传质速率方程与总传质系数;传质推动力与传质系数的关系——传质速率的工程处理方法;吸收过程传质阻力分析及控制质阻。

18.低浓度气体吸收(解吸)的计算

低浓度气体吸收的假定;物料衡算与操作线方程;传质速率与填料层高度的计算;传质单元数与传质单元高度——过程分解法;传质单元数的计算;吸收塔的设计型计算(吸收过程设计中参数的选择;最小液气比;塔内返混的影响);吸收塔的操作型计算(计算方法及吸收过程的强化);吸收与解吸过程的对比分析;板式吸收塔计算。

19.液体蒸馏概述与二元物系的气液相平衡

蒸馏依据;蒸馏目的;蒸馏过程的工业实施;蒸馏操作的经济性;理想溶液的气液相平衡;拉乌尔定律、相图及相平衡曲线;泡点及露点的计算;相对挥发度;非理想溶液的气液平衡。

20.平衡蒸馏与简单蒸馏

平衡蒸馏;简单蒸馏;平衡蒸馏与简单蒸馏的比较。

21.精馏

精馏原理;全塔物料衡算;恒摩尔流假定;理论板及板效率;加料板过程分析;精馏段与提馏段操作方程。

22.双组分精馏的设计型计算和操作型计算

理论塔板的逐板计算法及图解法;回流比影响及选择;全回流及最少理论板数;最小回流比;进料热状况影响及选择;双组分精馏过程的其它类型;实际塔板与全塔效率;填料精馏塔计算;操作参数对精馏过程的影响;精馏塔的温度分布与灵敏板。

23.间歇精馏与特殊精馏

间歇精馏的特点;恒回流比操作与恒馏出液组成操作;恒沸精馏的原理及应用;萃取精馏的原理及应用;恒沸精馏与萃取精馏的比较。

24.气液传质设备

气液传质过程对塔设备的一般要求;塔设备类型及特点;板式塔的设计意图;板式塔的结构;板上气液接触状态;塔板水力学性能和不正常操作现象;塔板负荷性能图;板式塔的效率;评价板式塔的性能指标;常见塔板型式及特点;筛板塔工艺计算内容;填料塔结构;填料种类及特性;气液两相在填料塔内的流动;填料塔压降与空塔气速的关系;最小喷淋密度;填料塔工艺计算方法;填料塔内的传质。

25. 液液萃取

液液萃取过程;三角形相图及性质;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;单级萃取;多级错流萃取;多级逆流萃取;萃取设备。

26.固体干燥概述与干燥静力学

物料的去湿方法;干燥过程的分类;干燥操作的经济性;湿空气的性质及计算;空气的湿度图及应用;湿空气状态的变化过程;水分在气固两相间的平衡(结合水分与非结合水分，平衡水分与自由水分)

27. 干燥速率与干燥过程的计算

恒定干燥条件下的干燥速率;干燥曲线与干燥速率曲线;干燥机理;间歇干燥过程的计算;连续干燥过程的特点;连续干燥过程的物料衡算、热量衡算及干燥器的热效率。

28.干燥设备

工业常用的干燥器;干燥器的性能要求与选型原则。

29.实验。

(1)柏努利演示实验

实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换;验证流体静力学原理和柏努利方程;实测流体流动压头变化及相应压头损失,确定两者相互之间关系。

(2).雷诺演示实验

观测雷诺数与流体流动类型关系;观察层流中流体质点的速度分布。

(3)流体阻力实验

掌握流体流动阻力测定方法,测定直管摩擦阻力系数及局部阻力系数;验证层流区摩擦阻力系数与雷诺数和管子相对粗糙度关系。

(4)离心泵性能实验

测定离心泵性能曲线并确定最佳工作范围;测定孔板流量计的孔流系数。

(5)强制对流传热膜系数的测定实验

通过实验确定传热膜系数准数关联式中的系数和指数;分析影响传热膜系数的因素;了解强化传热的途径。

(6)精馏实验

掌握精馏塔的操作方法与调节方法;测定全回流全塔效率及单板效率。

(7)吸收(解吸)实验

观察填料塔流体力学状态,测定压降与气速的关系曲线;测定总传质系数,分析其影响因素。

五.试卷结构

试卷满分50分，解答题和计算题。

六.主要参考书

陈敏恒等编.化工原理(上、下册)(第三版).北京：化学工业出版社，2006。

第二部分《反应工程》考试大纲

一.适用的招生专业

化学工程与技术：化学工艺、化学工程、工业催化。

二.考试的基本要求

要求考生掌握化学反应工程的基本原理，理想反应器的基本计算，非理想反应器的基本概念，具备利用化学反应工程的基本知识分析和解决工程实际问题的能力。

1.掌握均相化学反应动力学的基本概念和建立动力学方程的方法。

2.掌握理想反应器的形式、特点和基本计算。

3.掌握简单级数反应、连串反应、平行反应、可逆反应及自催化反应的特性及不同反应器型式与反应转化率、选择性及收率的关系。

4.掌握非理想流动反应器的基本概念及表述方法，停留时间分布的概念及停留时间分布参数的意义和测定。了解非理想流动模型的形式及处理问题的方法。

5.掌握气固相催化反应本征动力学的概念及动力学模型的建立方法。

6.掌握气固相催化反应宏观动力学的内容，有效因子的概念及基本计算。

7.掌握气固相催化固定床反应器的模型化方法。

三.考试的方法和考试时间

考试为闭卷笔试，可以使用无字典和编程功能的电子计算器;考试时间为45分钟。

四.考试的主要内容与要求

1.均相化学反应动力学

等温条件下简单级数反应、连串反应、平行反应、可逆反应及自催化反应的计算。

2.均相理想反应器

了解返混的概念，理想反应器的形式与操作方式及特点。

简单级数反应、连串反应、平行反应、可逆反应及自催化反应在理想反应器中进行时，反应时间、反应器体积、转化率、收率、选择性的计算。

3.非理想流动反应器

非理想流动的基本概念，停留时间分布及非理想流动模型的简单计算。

4.气固相催化反应动力学

催化剂表面吸附、反应的基本概念，本征动力学、宏观动力学建立的方法，催化剂有效因子的计算方法。

5.气固相催化固定床反应器

固定床反应器的模型化方法，简单的模型推导，模型参数的意义。

五.试卷结构

试卷满分25分，全部为解答题。

六.主要参考书

郭锴，唐小恒，周绪美，化学反应工程.北京：化学工业出版社，2000

第三部分《化工热力学》考试大纲

一.适用的招生专业

化学工程与技术：化学工艺、化学工程、工业催化。

二.考试的基本要求

要求考生系统地理解化工热力学的知识结构，掌握基本定义和基本概念，掌握热力学性质数据的获取方法(查阅文献、建立数学模型、利用实验数据等)与评价方法;以及掌握热力学原理的应用方法(针对化工生产中的相平衡和化学平衡问题、能量转换与利用问题，进行过程条件或系统特性的分析与计算)。具体包括：

1) 掌握截项virial方程、立方型方程、普遍化关联式的使用;

2) 熟悉状态方程的基本选择方法;

3) 掌握饱和液体体积的计算方法;

4) 掌握剩余性质的计算，单组分流体的焓变与熵变的计算;

5) 掌握水蒸汽表、热力学性质图的使用;

6) 掌握偏摩尔性质及其与混合物性质关系的分析与计算;

7) 掌握多组分流体的焓变与熵变的计算;

8) 掌握系统能量平衡方程的表述方法;

9) 掌握气体压缩过程与膨胀过程在T-S图和lnp-H图上的分析与计算;

10) 熟悉简单蒸汽动力循环在T-S 图和lnp-H图上的分析与计算;

11) 掌握气体纯组分逸度的计算，液体纯组分逸度的计算，多组分体系中的组分逸度的计算;

12) 熟悉溶解度参数模型、van larr模型、Margulars模型和Wilson模型的使用(包括模型参数的获取);

13) 熟悉活度系数模型的基本选择方法;

14) 掌握㶲损失的概念以及能量质量不守衡定理;

15) 熟悉㶲的计算;

16) 熟悉系统㶲平衡方程的表述方法以及㶲分析的基本方法;

17) 掌握VLE关系的基本模型及及选用;

18) 掌握互溶系VLE平衡问题的计算;

19) 熟悉平衡组成的反应进度表示方法;

20) 掌握化学平衡关系的基本模型及选用;

21) 掌握均相气相反应计算方法。

三.考试的主要内容与要求

1. 流体的pVT关系

理解气体的非理想性，掌握状态方程的基本选择方法;

掌握截项virial方程、立方型方程、普遍化关联式的使用;

熟悉状态方程的混合规则(基本类型)与交互作用参数的使用(简化原则与获得方法)，熟悉混合物pVT 关系的原则求解方法;

熟悉状态方程的基本选择方法;

掌握饱和液体体积的计算方法;

理解学习流体的pVT关系的应用意义。

2. 流体的热力学性质：焓和熵

了解单组分流体的热力学基本关系;

熟悉Bridgeman表的使用;

熟悉蒸汽压方程，掌握蒸汽压的计算;

掌握剩余性质的计算，单组分流体的焓变与熵变的计算;

掌握水蒸汽表、热力学性质图的使用;

了解多组分流体的热力学基本关系;

理解多组分流体的非理想性，掌握混合物与溶液的概念区别;

掌握理想混合物的概念，熟悉混合性质的基本关系;

掌握偏摩尔性质及其与混合物性质关系的分析与计算;

掌握多组分流体的焓变与熵变的计算。

3. 能量利用过程与循环

掌握系统能量平衡方程的表述方法;

掌握气体压缩过程与膨胀过程在T-S图和lnp-H图上的分析与计算;

熟悉简单蒸汽动力循环(Rankine cycle)在T-S 图和lnp-H图上的分析与计算;

熟悉简单蒸汽压缩制冷循环在T-S 图和lnp-H图上的分析与计算;

了解热泵的概念与基本原理;

了解深度冷冻与液化的基本原理。

4. 流体的热力学性质：逸度与活度

了解多组分流体热力学性质标准态的规定;

掌握气体纯组分逸度的计算，液体纯组分逸度的计算，多组分体系中的组分逸度的计算;

了解超额性质及其与活度系数的关系;

了解用活度计算混合焓;

熟悉溶解度参数模型、van larr模型、Margulars模型和Wilson模型的使用(包括模型参数的获取);

熟悉活度系数模型的基本选择方法;

了解其它常用的活度系数模型。

5. 过程热力学分析

掌握熵产生、㶲损失的概念、以及能量质量不守衡定理;

掌握㶲函数的概念，熟悉环境基准态的概念，以及物质标准㶲的计算;

掌握热量㶲的计算;

熟悉稳定流动体系㶲函数的原则求解方法;

熟悉系统㶲平衡方程的表述方法;

熟悉㶲效率与㶲损失率;

熟悉㶲分析的基本方法。

6. 流体相平衡

熟悉二元体系VLE与LLE相图

掌握VLE关系的基本模型及选用;

了解VLE数据的热力学一致性检验方法;

了解LLE关系的基本模型及选用;

掌握互溶系VLE平衡问题的计算;

熟悉共沸现象的判别方法。

7. 化学平衡

熟悉平衡组成的反应进度表示方法;

熟悉反应体系的独立反应数的确定方法;

掌握化学平衡关系的基本模型及选用;

掌握均相气相反应计算方法;

了解液体混合物反应、溶液反应和非均相反应平衡的计算方法。

四.试卷结构

试卷满分25分。试题形式为解答题、计算题等。

五.主要参考书

郑丹星.流体与过程热力学.北京：化学工业出版社，2005

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