2021北京化工大学化工原理专业研究生参考书目 正文

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。
基本结构与计
基本结构与计
基本结构与计
基本结构与计
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） 掌握损失的概念以及能量质量不守衡定理；
15） 熟悉的计算；
16） 熟悉系统平衡方程的表述方法以及分析的基本方法；
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、损失的概念、以及能量质量不守衡定理；
掌握函数的概念，熟悉环境基准态的概念，以及物质标准的计算；
掌握热量的计算；
熟悉稳定流动体系函数的原则求解方法；
熟悉系统平衡方程的表述方法；
熟悉效率与损失率；
熟悉分析的基本方法。
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

北京化工大学

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