東北大學(xué)2021年碩士研究生招生考試考試大綱

    科目代碼：833；科目名稱：化工原理

    一、考試性質(zhì)

    化工原理是冶金學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)（專業(yè)代碼：081700）和材料與化工專業(yè)（專業(yè)代碼：085600）碩士生入學(xué)考試初試的專業(yè)課之一。考試對(duì)象為參加冶金學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)和材料與化工2021年全國(guó)碩士研究生招生考試入學(xué)考試的準(zhǔn)考考生。

    二、考試形式與試卷結(jié)構(gòu)

    （一）考試形式：閉卷，筆試

    （二）考試時(shí)間：180分鐘

    （三）考試題型及比例：

    概念題（約占25%左右），簡(jiǎn)答題（約占35%左右），計(jì)算題（約占40%）。

    （四）參考書目：

    譚天恩、竇梅等主編，化工原理（上下冊(cè)、第四版），化學(xué)工業(yè)出版社，2013年；

    或張廷安等編著.化工原理簡(jiǎn)明教程，冶金工業(yè)出版社，2020年.

    三、考查要點(diǎn)

    （一）緒論：掌握單元操作的基本概念；理解單元操作依據(jù)的理論基礎(chǔ)（物理本質(zhì)）、單元操作的研究方法。

    （二）流體流動(dòng)與輸送

    流體流動(dòng)：掌握依據(jù)流體隨壓力、溫度、時(shí)間變化定性分類的基本概念：流體流動(dòng)、可壓縮流體與不可壓縮流體、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)、牛頓流體與非牛頓流體、流線與跡線等。掌握牛頓黏性定律、黏度與運(yùn)動(dòng)黏度等。掌握混合流體密度的計(jì)算方法。掌握流體壓力的表示方法及換算關(guān)系。掌握典型壓力計(jì)的工作原理及計(jì)算方法。掌握巴斯噶原理。掌握流體流動(dòng)中體積流量、質(zhì)量流量、流速、質(zhì)量流速等基本概念。掌握利用連續(xù)性方程及伯努利方程進(jìn)行管路計(jì)算。掌握伯努利方程中各項(xiàng)的物理意義及不同形式的伯努利方程。掌握管內(nèi)流體流動(dòng)形態(tài)決定因素、雷諾數(shù)的概念與物理意義。掌握牛頓流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，層流和湍流的判斷方法并能解釋邊界層與邊界層分離現(xiàn)象及其對(duì)傳熱、傳質(zhì)過程的影響。掌握流動(dòng)特征數(shù)的概念和量綱分析法原理。掌握流體在管路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的基本方程，其中包括質(zhì)量衡算的連續(xù)性方程和機(jī)械能衡算方程。掌握光滑管管內(nèi)流動(dòng)阻力損失產(chǎn)生的原因及計(jì)算方法。（湍流時(shí)λ的經(jīng)驗(yàn)式只要求掌握柏拉修斯式）

    流體輸送：掌握離心泵的壓頭、理論壓頭與實(shí)際壓頭的概念、離心泵的主要性能參數(shù)，包括有效功率、軸功率和效率等基本概念。了解離心泵操作原理及壓力損失。掌握汽蝕現(xiàn)象的概念、氣縛現(xiàn)象及其防治措施。了解離心泵的特性曲線及其應(yīng)用。掌握離心泵的工作點(diǎn)的確定與流量調(diào)節(jié)方法。能夠用汽蝕余量確定離心泵的安裝高度。了解離心泵選用的原則。了解往復(fù)泵等其他類型泵的適用范疇。了解離心通風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)和往復(fù)壓縮機(jī)的工作原理。

    （三）兩相流的分離與輸送：

    掌握均相混合物、非均相混合物的概念；掌握自由沉降與干擾沉降的區(qū)別；掌握深層過濾與濾餅過濾的概念、了解濾餅的可壓縮性及比阻等概念；掌握不同洗滌方式的概念；掌握重力沉降原理及沉降速度概念及表達(dá)式（重點(diǎn)掌握層流態(tài)）；離心沉降原理及離心沉降速度表達(dá)式（重點(diǎn)掌握層流態(tài)）；掌握降塵室、旋風(fēng)分離器的工作原理；掌握濾餅過濾中流體流動(dòng)簡(jiǎn)化的方法；掌握過濾問題的計(jì)算：包括過濾時(shí)間、洗滌時(shí)間、生產(chǎn)能力、最佳操作周期及最大生產(chǎn)能力的計(jì)算等；掌握固體流態(tài)化各個(gè)階段，了解流化床的兩種狀態(tài)和流化床的主要特性；掌握起始流化速度和帶出速度的概念，了解其計(jì)算方法（層流狀態(tài)）；掌握流化床壓力損失與氣速的關(guān)系。了解氣固過濾、膜過濾，了解物料的輸送。

    （四、兩相流的混合）

    射流：掌握射流的概念，了解射流的分類；熟悉紊動(dòng)射流的基本特征，了解紊動(dòng)射流的渦結(jié)構(gòu)、卷吸與擴(kuò)散作用；了解射流問題的分析方法及其優(yōu)缺點(diǎn)；了解紊動(dòng)射流的微分方程組的表達(dá)形式及各項(xiàng)的物理含義；熟悉量綱分析法在圓形自由紊動(dòng)射流分析中的應(yīng)用；了解圓形紊動(dòng)射流的動(dòng)量積分方程解法，了解限制射流的概念；了解射流在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼和銅吹煉過程中應(yīng)用。

    攪拌：掌握攪拌單元操作的概念、作用以及攪拌性能的影響因素，掌握攪拌器的類型及應(yīng)用范圍、擋板、導(dǎo)流筒等攪拌裝置，了解打漩現(xiàn)象及避免方法，了解非均相液-液分散的機(jī)理及液滴的破碎與聚并、均相液-液混合的混合時(shí)間數(shù)表達(dá)式，了解固-液懸浮機(jī)理、臨界懸浮轉(zhuǎn)速與均勻懸浮轉(zhuǎn)速、固-液懸浮體系攪拌槳結(jié)構(gòu)，掌握攪拌功率的影響因素、攪拌設(shè)備的放大判據(jù)，了解三個(gè)攪拌特征數(shù)的含義：攪拌雷諾數(shù)Re、攪拌弗蘭德數(shù)Fr、攪拌功率特征數(shù)Po。

    （五）傳熱：掌握傳熱速率兩種表述方式：熱流量與熱通量；掌握穩(wěn)定溫度場(chǎng)和不穩(wěn)定溫度場(chǎng)的概念；了解給熱時(shí)定性溫度的涵義、掌握輻射傳熱的基本概念，包括灰體和黑度等。掌握自然對(duì)流與強(qiáng)制對(duì)流的概念，了解給熱系數(shù)的影響因素。了解傳熱的三種基本方式；掌握傅立葉定律及其表達(dá)形式；了解流體通過間壁傳熱過程；掌握牛頓冷卻定律及其表達(dá)形式；掌握描述自然對(duì)流時(shí)量綱分析中常用準(zhǔn)數(shù)符號(hào)及其涵義；掌握斯蒂芬-波爾茲曼定律。重點(diǎn)掌握多層平壁和圓筒壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)的計(jì)算；會(huì)用流體特征數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算對(duì)流換熱問題（重點(diǎn)掌握流體無相變強(qiáng)制對(duì)流圓形直管中的湍流問題）；掌握兩固體間的相互輻射換熱計(jì)算。了解傳熱在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，即了解顆粒群的傳熱方式和填料床、流化床中的傳熱方式，以及其傳熱分析。

    （六）蒸發(fā)：掌握單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)的概念；理解濃縮熱和自蒸發(fā)（閃蒸）的定義、掌握加熱蒸汽與二次蒸汽、額外蒸汽等基本概念；了解蒸發(fā)過程的特點(diǎn)；了解多效蒸發(fā)的流程，多效蒸發(fā)中并流法、逆流法、錯(cuò)流法、平流法流程的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。了解蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和蒸發(fā)強(qiáng)度的概念。理解蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失的原理；掌握溶液的沸點(diǎn)升高與杜林規(guī)則。

    （七）傳質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)：了解多相物系與均相物系的分離法。掌握工業(yè)生產(chǎn)中以相際傳質(zhì)為特征的單元操作的基本概念；了解兩流體間傳質(zhì)設(shè)備分為連續(xù)接觸式和逐級(jí)接觸式的分類方法。掌握菲克定律，了解一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散中，等摩爾相互擴(kuò)散和單向擴(kuò)散等基本概念，理解和掌握給質(zhì)過程的概念。理解質(zhì)量、熱量、動(dòng)量傳遞之間的類比；

    （八）吸收：了解吸收的基本理論；掌握物理吸收及化學(xué)吸收、加壓吸收、等溫吸收及非等溫吸收等吸收分類問題的基本概念；掌握傳質(zhì)單元、傳質(zhì)單元高度等基本概念及意義；掌握吸收因數(shù)和脫吸因數(shù)的概念及涵義。掌握溶解度的概念，會(huì)用操作線和平衡線分析傳質(zhì)推動(dòng)力、掌握最小液氣比和液氣比的概念和涵義；了解溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)過程的步驟；理解并掌握雙膜模型等主要的傳質(zhì)模型的涵義和局限性；掌握用亨利定律、吸收傳質(zhì)速率方程、操作線方程進(jìn)行低濃度氣體且平衡線為直線時(shí)傳質(zhì)問題的計(jì)算，掌握對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法求解填料層高度。

    （九）浸出：掌握浸出過程的目的及作用，浸出的過程及浸出的主要設(shè)備工作原理，簡(jiǎn)述浸出過程不同反應(yīng)物形態(tài)引發(fā)的固液反應(yīng)傳質(zhì)類型，邊界層在固液反應(yīng)過程中的作用及傳質(zhì)特點(diǎn)。熟悉浸出的分類以及各浸出方法的適用范圍，浸出固液反應(yīng)的速率控制步驟判定方法。了解浸出過程固液傳質(zhì)特點(diǎn)，典型浸出過程及設(shè)備特點(diǎn)，攪拌浸出及填料床浸出過程質(zhì)量、動(dòng)量傳遞方程。

    四、計(jì)算器使用要求

    本科目需使用計(jì)算器。

    附件1：大綱導(dǎo)語(yǔ)參考

    一、概念題（共40分，10小題選8小題，每題5分）

    二、簡(jiǎn)答題（共50分，7小題選5小題，每題10分）

    三、計(jì)算題（共60分，4小題，每題15分）

    附件2：參考書目信息（參考書目的封面）

    樣題：

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