8544 化工原理及设备

1湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：化工原理及设备课程代码：8544第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点《化工原理》是在高等数学、大学物理及物理化学等课程的基础上开设的一门基础技术课，主要研究化工单元操作的基本原理、典型设备构造、过程计算、设备选型及实验研究方法等。该课程注重工程概念与共性问题的研究，是一门理论联系实际，应用性较强的课程。二、课程目标与基本要求设置本课程，为了使考生掌握化工各单元操作的基本概念、基本原理和计算方法；掌握各单元操作典型设备的结构和特点；能运用所学理论知识进行各单元操作过程和设备的设计计算；能运用过程的基本原理正确分析影响单元操作的主要因素，提高解决工程实际问题的能力。要求考生在学习本课程中，牢固掌握基本概念、基本原理和计算方法，在各单元操作的学习中，多作练习，将所学基本原理和实际应用结合起来。通过本课程的学习，考生应具有一定的工程观点和解决实际问题的能力。三、与本专业其它课程的关系《化工原理》是一门基础技术课程，在基础课和专业课之间起着承先启后的作用。《高等数学》、《大学物理》及《物理化学》是本课程的基础，同时本课程又是今后学习专业课，如《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》等的基础。第二部分考核内容与考核目标绪论一、学习目的与要求通过本章学习，应了解化工过程与单元操作的关系，了解《化工原理》课程的性质与任务；掌握单元操作的含义，掌握物理量的单位与量纲，掌握混合物浓度的表示方法，掌握单元操作中常用的基本概念。二、考核知识点与考核目标（一）化工过程与单元操作（一般）了解：化工过程的含义，化工过程的与单元操作的关系。理解：单元操作的含义，单元操作的三大分类。2（二）物理量的单位与量纲（次重点）了解：SI基本单位与导出单位。理解：量纲与量纲一致性方程。应用：单位换算的应用。（三）混合物浓度的表示方法（重点）理解：各种浓度的表示方法。应用：浓度之间的换算。（四）单元操作中常用的基本概念（一般）了解：单元操作中常用的五个基本概念。理解：物料衡算的计算步骤；传递速率的表达式。应用：物料衡算的简单应用。第一章流体流动一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握流体静力学基本方程及应用，掌握连续性方程式和柏努利方程式的物理意义及应用，能够进行流体流动时的阻力计算，并能够运用流体流动的基本知识、基本原理进行一般简单管路的计算，并了解流量测定的原理二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）了解：流体的范畴，不可压缩流体和可压缩流体的定义。（二）流体静力学（重点）了解：流体密度的定义、单位，应特别注意气体密度的计算；流体密度与比体积之间的关系；流体压力的定义，单位及表示法。理解：流体静力学基本方程式的意义。应用：流体静力学基本方程式的应用，流体静压强的测量。（三）管内流体流动的基本方程式（重点）了解：流体流量和流速的定义及二者的关系；稳态流动与不稳态流动。理解：连续性方程式的意义；柏努利方程式的物理意义及基准面与截面的选取原则。应用：柏努利方程式用于确定管理中流体的流量、压强、设备相对位置及输送机械的有效功率等。（四）管内流体流动现象（次重点）了解：牛顿黏性定律及流体的黏度，掌握黏度的单位换算；流体在圆管内的速度分布：3层流时的哈根泊谡叶方程式及湍流时的1/7次方定律。理解：雷诺准数与流体的流动类型；层次与湍流的特征。（五）管内流体流动的摩擦阻力损失（重点）了解：水力半径，当量直径，速度平方区的概念，及量纲分析法的基本定律和步骤。理解：摩擦系数(λ)与雷诺数(Re)、相对粗糙度(ε/d)关系图曲线的变化规律。应用：流体在直管中流动阻力的计算；流体在层流时摩擦系数的计算；流体在湍流时摩擦系数的计算(λ与Re及ε/d关系图的使用)；局部摩擦阻力损失的计算（阻力系数系数法及当量长度法）。（六）管路计算（重点）了解：简单管路最适宜管径的确定，复杂管路的计算。理解：简单管路计算中的第三类问题：管径计算问题应用：简单管路计算中的第一、二类问题：摩擦损失计算问题和流量计算问题。（七）流量的测量（次重点）理解：皮托管、孔板流量计、转子流量计、湿式气体流量计的主要结构、测量原理及应用场合。第二章流体输送设备一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握离心泵的性能参数、特性曲线、工作点及流量调节，并掌握离心泵安装高度的确定原则及离心泵的选用方法。二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）了解：流体输送设备的分类，流体输送设备在化工生产中的作用。流体输送设备的分类。（二）离心泵（重点）了解：离心泵的类型与选用，离心泵的并联与串联操作。理解：离心泵的工作原理及主要部件；离心泵气缚现象的产生；离心泵汽蚀现象的产生；影响离心泵性能的因素；离心泵安装高度的确定原则，注意汽蚀现象的产生。应用：掌握离心泵的主要性能参数、特性曲线，工作点和流量调节。（三）其他类型化工用泵（一般）了解：往复泵的工作原理及主要结构；往复泵的性能参数及流量调节；齿轮泵，旋涡泵的特点及适用场合。（四）气体输送设备（次重点）4了解：离心式通风机的主要性能与特性曲线；真空泵的类型。第三章沉降与过滤一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握沉降与过滤两种过程中沉降速度和临界粒径的计算；掌握恒压过滤的计算。二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）了解：分散相与连续相；沉降的主要方式。理解：非均相物系分离的目的；阻力系数与雷诺数的关系（二）重力沉降（重点）了解：重力沉降的含义；自由沉降的含义；影响沉降速度的因素；沉降室的构造；悬浮液的沉聚。理解：不同雷诺数范围的沉降速度计算式；临界粒径；降尘室的计算。（三）离心沉降（次重点）了解：离心沉降的含义；离心分离因数的含义；旋风分离器与旋流分离器的构造；沉降室离心机的主要类型。理解：离心沉降速度的计算式；临界粒径。（四）过滤（重点）了解：过滤的含义及设备；滤浆；过滤介质及常用过滤介质；滤饼及滤饼比阻；滤液；深层过滤与滤饼过滤。理解：悬浮液量、固体量、滤液量及滤渣量之间的关系；过滤速率基本方程式；恒压过滤时滤液体积与过滤时间的关系，过滤常数的测定。应用：恒压过滤的计算。第四章传热一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握总传热速率方程式中总传热系数及传热平均温度差的计算，配合换热器的热量衡算式进行传热面积的计算，并能解决传热过程中流量、换热器进、出口温度的计算等问题。了解热传导过程和对流传热过程的基本原理和计算方法。二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）5了解：传热过程在化工生产中的应用；传热的基本方式：热传导、对流传热和辐射传热的概念。理解：间壁换热的意义；传热速率方程式的数学形式；热阻。（二）热传导（次重点）了解：傅立叶定律、导热系数，导热推动力和热阻的概念。理解：单层及多层平壁定态热传导的计算；单层及多层圆筒壁定态热传导的计算。（三）对流传热（重点）了解：牛顿冷却公式；影响对流传热系数的因素；有无相变时的对流传热。理解：对流传热的特征数关系式；选用对流传热系数关联式的注意事项。（四）两流体间传热过程的计算（重点）理解：污垢热阻，总热阻的概念。应用：掌握总传热速率方程的应用，包括：换热器的热量衡算、总传热系数、传热平均温度差及传热面积的计算。（五）热辐射（一般）了解：物体的辐射能力与斯蒂芬-波尔兹曼定律；克希霍夫定律；两固体间的辐射传热；辐射与对流的联合传热。理解：热辐射的基本概念。（六）换热器（次重点）了解：换热器的分类；间壁式换热器的分类；列管式换热器的结构及选用计算中的有关问题；系列标准换热器的选用步骤；加热介质与冷却介质。理解：传热过程的强化措施。第五章吸收一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握亨利定律的表达式及应用，了解吸收速率方程式的不同表达方式，并利用总吸收系数的计算式分析吸收过程的控制因素；掌握吸收塔的物料衡算及正确确定吸收剂用量；在填料层高度的计算中，应会用对数平均推动力法和吸收因数法算传质单元数。二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）了解：吸收操作的应用；常用吸收设备；吸收过程的分类；吸收剂的选择。（二）气液相平衡（重点）理解：平衡溶解度的含义及影响因素。6应用：掌握亨利定律的不同表达形成及各系数之间的关系；气液相平衡在吸收中的应用：判断传质方向、过程极限，计算传质推动力。（三）吸收过程的传质速率（重点）了解：分子扩散与费克定律；气相和液相中的扩散系数；对流传质、湍流扩散和有效层流膜的概念。理解：两种情形下（等摩尔逆向扩散和单方向扩散）分子扩散的传质速率表达式；漂流因子；双膜理论的基本论点；气相和液相传质速率方程式的不同表达形式；界面组成的确定；总传质速率方程的推导；传质系数与总传质系数的关系；相间传质总阻力；气膜控制、液膜控制及双膜控制的吸收过程。（四）吸收塔的计算（重点）了解：解吸塔的计算。理解：适宜液-气比的确定原则；传质单元高度与传质单元数；图解积分法计算传质单元数；吸收剂用量的大小对吸收过程的影响。应用：吸收塔的物料衡算及操作线方程式；最小液-气比的计算;填料吸收塔填料层高度的计算；两种传质单元数的计算方法：对数平均推动力法和吸收因数法。（五）填料塔（次重点）了解：填料塔的结构；几种常见填料；压力降与空塔气速的关系；填料塔的附件理解：填料性能参数；持液量；空塔气速；载点；液泛点。应用：塔径的计算。第六章蒸馏一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握两组分理想溶液的相平衡关系和利用相对挥发度表示的相平衡方程；精馏塔物料衡算和操作线方程：正确选择回流比，并会用逐板计算法和梯级图解法求理论板数。二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）了解：蒸馏操作在化工生产中的应用；轻组分与重组分的概念；蒸馏操作的依据—挥发度的差异；蒸馏过程的分类。（二）两组分溶液的气液相平衡（次重点）了解：蒸气压；理想溶液；泡点与露点；挥发度与相对挥发度；非理想溶液气液相平衡；恒沸点与恒沸组成。理解：拉乌尔定律，沸点—组成图(t-x-y图和x-y图)；挥发度和相对挥发度。应用：掌握用相对挥发度表示的气液相平衡方程式。7（三）蒸馏与精馏原理（次重点）了解：简单蒸馏与平衡蒸馏理解：精馏原理；连续精馏操作流程；理论板的概念；回流（塔顶液相回流与塔底气相回流）在精馏操作中的作用。（四）双组分连续精馏塔的计算与分析（重点）了解：直接蒸气加热及两股进料精馏塔的计算与分析。理解：恒摩尔流量的假设；进料热状况的影响及q线方程式；最小回流比；全回流及适宜回流比的选择；理论板数的简洁计算法。应用：全塔物料衡算和精馏段、提馏段操作线方程；最小回流比的计算；掌握理论板数的两种计算方法：逐板计算法和梯级图解法；塔高和塔径的计算。（五）间歇精馏（一般）了解：间歇精馏的特点。（六）恒沸精馏与萃取精馏（一般）了解：恒沸精馏与萃取精馏的适用场合；恒沸精馏与萃取精馏的含义。（六）板式塔（次重点）了解：板式塔的结构及主要类型。理解：塔板上气液两相的流动现象；塔板效率；板式塔的流体力学性能。应用：塔高与塔径的计算。第七章干燥一、学习目的与要求通过本章学习，应掌握湿空气的性质及湿度图的应用；掌握干燥过程的物料衡算及热量衡算；了解湿物料中所含水分的性质及在恒定干燥条件下干燥时间的确定。二、考核知识点与考核目标（一）概述（一般）了解：固体物料的去湿方法；湿物料的常见干燥方法；对流干燥的特点。（二）湿空气的性质及湿度图（次重点）理解：湿空气各性质的定义；湿度，相对湿度及焓的计算公式。应用：掌握湿度—焓图（H—I图）及其应用。（三）干燥过程的物料衡算和热量衡算（重点）理解：湿物料中含水量的表示方法及其相互换算关系；干燥过程的物料衡算：包括水分蒸发量、空气消耗量及干燥产品量的计算；连续干燥过程的热量衡算；理想干燥8器出口空气状态的确定。（四）物料的平衡含水量与干燥速率（次重点）理解：物料中所含水分的性质：平衡水分，自由水分、结合水分、非结合水分；恒定干燥条件下的干燥曲线与干燥速率曲线；恒定干燥条件下恒速干燥与降速干燥阶段的特点。应用：掌握在恒定干燥条件下干燥时间的计算。（五）干燥设备（次重点）了解：工业常用干燥器：厢式干燥器，气流干燥器及流化床干燥器的基本结构，操作特点及应用场合。第三部