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江苏自学考试化工原理(二)教材大纲

2006-11-13 15:14   【 】【我要纠错

  一、大纲内容

  绪  论

  (1)化工生产的特点,化工工艺与化学工程,单元操作。

  (2)本课程的内容概要、性质和目的。

  (3)物料衡算。

  (4)物理量的单位换算与公式换算。

  (一)流体流动与输送部分

  1、流体流动

  (1)密度,压强(绝对压强,表压,真空度)。

  (2)流体静力学基本方程式及应用。

  (3)牛顿粘性定律,粘度,运动粘度,牛顿与非牛顿型流体。

  (4)流动型态,雷诺准数。

  (5)连续性方程。

  (6)柏努利方程式及应用。

  (7)流体在圆直等径管内流动的流速分布规律与流动阻力计算。

  (8)恒密度简单管路、并联管路计算。

  (9)流速与流量测定。

  2、流体输送机械

  (1)离心场中修正压强的分布规律。

  (2)离心泵操作性能的基本方程。

  (3)实际离心泵的性能曲线。

  (4)离心泵的操作。

  (5)离心泵的安装高度。

  (6)离心泵的类型与选型。

  (7)其它类型的泵。

  (二)颗粒流体力学与机械分离部分

  1、固定床

  (1)单颗粒的几何特性。

  (2)筛分分析,固定床的床层特性。

  (3)流体流过固定床的压降。

  2、过滤

  (1)过滤的分类,过滤介质。

  (2)滤饼过滤的物料衡算,滤饼压缩性与助滤剂。

  (3)滤饼过滤速度方程及其在恒压、恒速条件下的应用。

  (4)滤饼洗涤。

  (5)叶滤机与板框式压滤机的结构、操作与生产能力,最大生产能力操作的准则。

  (6)回转真空过滤机的生产能力。

  3、沉降

  (1)重力沉降,重力沉降速度计算,重力沉降器。

  (2)离心沉降,旋风分离器的结构,除尘总效率与粒级效率,临界粒径与分割粒径。

  (三)热量传递部分

  1、传热基本方式与换热类型。

  (1)传热的三种基本方式及其特点。

  (2)工业上三种换热类型及其结构、操作特点。

  (3)加热剂与冷却剂的选择。

  2、热传导

  (1)温度场,傅立叶定律。

  (2)单层与多层平壁、圆筒壁的定态导热。

  3、对流传热

  (1)给热概念,给热的四种类型及其特点。

  (2)牛顿冷却定律,给热系数及其主要影响因素。

  (3)因次分析法,与给热有关的准数及其物理意义。

  (4)流体在圆管内强制湍流时对管壁的给热计算。

  (5)其它给热概况。

  4、传热过程

  (1)传热过程概念,热量衡算,传热系数的计算。

  (2)换热器的对数平均温度差法。

  (3)换热器概况。

  (4)传热的强化与削弱。

  (四)物质传递部分

  1、物质扩散

  (1)分子扩散,菲克定律,等分子反身扩散与通过静止组分的单向扩散。

  (2)涡流扩散,对流扩散,单相传质速率方程,单相传质系数。

  2、气体吸收

  (1)气体在液体中的溶解度与亨利定律。

  (2)吸收与解吸,物理吸收与化学吸收。

  (3)吸收剂的选择原则。

  (4)填料塔概况。

  (5)传质机理-双膜模型。

  (6)在填料塔内气液逆流、低浓度气体物理吸收(包括解吸)的过程特点,操作线,传质单元高度与传质单元数。

  (7)低浓度气体物理吸收的设计型与操作型计算。

  3、液体蒸馏

  (1)双组分混合液的汽液平衡,拉乌尔定律。

  (2)闪蒸(平衡蒸馏),简单蒸馏。

  (3)板式塔概况。

  (4)精馏原理,回流比,恒摩尔流假设,操作线方程,加料热状态,q线方程。

  (5)理论板,理论板数的确定-图解法与逐板计算法。

  (6)总板效率,实际板数的计算。

  (7)精馏操作的设计型与操作计算。

  4、气(汽)-液传质设备

  (1)典型填料及其特性,填料塔的附属设备。

  (2)填料塔内气液逆流的流体力学特性,泛点,载点。

  (3)填料塔泛点与压降普遍关联图,操作气速的确定。

  (4)填料层内的气液传质。

  (5)典型的板式塔概况。

  (6)筛板塔的结构。

  (7)筛板塔正常操作的气液流量范围计算。

  (8)默弗里板效率与点效率。

  5、固体干燥

  (1)去湿方法,干燥操作类型,对流干燥特点。

  (2)湿空气性质与湿度图。

  (3)干燥过程的物料衡算与热量衡算。

  (4)固体物料所含水分的性质。

  (5)干燥速度,恒定干燥条件下固体干燥时间的计算,临界含水量。

  (6)厢式、气流式与转筒式干燥器的结构与操作特点,其它干燥器概况。

  二、大纲的使用说明

  (一)考试范围

  要求掌握大纲的全部内容。

  (二)本课程的性质、目的和任务

  本课程是化学工程、化工工艺及其相近专业的一门必修的主干课,其研究对象是化工生产中主要的“单元操作”-化工生产中常见物理加工过程按过程原理进行归纳而划定的基本操作。课程性质属技术基础课。

  设置本课程的目的是介绍一些常见单元操作及其典型设备的原理,阐述用自然科学基础理论解释与处理工程问题的方法,提高分析问题、解决问题的能力。

  本课程的任务是:

  1.根据“流体动力过程”、“传热过程”和“传质过程”这三类过程的顺序,介绍各类过程的基本理论和所属的单元操作的知识。

  2.阐明针对不同单元操作而采用的各具特点的分析方法。

  3.介绍各单元操作的典型设备结构和设备计算法。

  4.培养查取理化数据与机械、材料工程数据的能力,提高工程运算能力。

  5.培养理论联系实际和严谨细致的工作作风,提高分析问题、解决问题的能力。

  (三)本课程的基础要求

  学完本课程后,应考者应达到如下要求:

  1.对大纲规定的各单元操作有清晰的概念,充分掌握其过程原理和典型设备特点,熟悉其主要参量间定量的依存规律。

  2.对“流体动力过程”、“传热过程”、“传质过程”具有较坚实的理论基础。

  3.能熟练地从有关手册中查取理化及工程数据。

  4.有较强的工程计算与分析能力,能根据生产数据对设备运转情况进行核算,以作出判断并提出改进措施,亦能进行设备设计计算。

  5.具有一定的自学能力,能通过查阅资料加深或扩展单元操作知识。

  (四)本课程与其它课程的联系与分工

  按本课程涉及的知识面,学习本课程之前具备高等数学、物理、物理化学、工程制图及计算机语言等基础知识,故本课程为上述基础课的后续课程。

  由于本课程研究的对象是化工生产中的单元操作,已接触专业生产,课程内容进入了专业课范畴,但本课程讨论的内容又并未局限于任一种产品的特定生产过程,跨越了按产品组织生产的行业界限,有着工程类公共课程性质,故一般认为本课程性质属技术基础或专业基础课。本课程的后续课即为各有关专业的专业课。可见,本课程在基础与专业课间起“桥梁”作用。

  学习本课程应与化工原理实验课和生产实习相结合,以加强对设备的感性认识,并通过对现象的观察、过程参量的测定与数据处理,加深对过程规律的理解。若缺乏实验、实习条件,至少应观看教学模具,参观实验室,观看演示实验及教学录像片。

  学完本课程的理论后,宜选择一个单元操作进行一次化工原理课程设计。在设计实践中学习化工设计的基本程序与方法,并在查阅技术资料、选用公式、查取数据、工程运算、文字表达、图线表达及制图能力等方面进行全面的综合训练,以培养严肃负责的工作作风。

  本课程亦为毕业设计打下基础。

  (五)本课程的学习方法指导

  为学好本课程,特提出下列三点建议:

  1、掌握基本概念

  无论学什么课程,若基本概念不掌握,就谈不上学好这门课。本课程也不例外。应该说,掌握基本概念是学一门课的最基本、最首要的任务。

  基本概念的涵义是宽广的,就本课程而言,一些基本理论,如“流体动力过程”、“传热过程”与“传质过程”的基本规律,就是重要的概念。对于各单元操作,过程现象、特征,对该过程进行分析的方法,主要公式的推导或由实验数据整理得出过程定量规律式与有关图线的方法,公式或图线的应用条件,设备的结构与操作特点,以及有关的定义、术语等,均属基本概念。

  要掌握基本概念,就应仔细阅读课文,认真思考。由于初学者一般缺乏生产经验与感性认识,需以教材附图帮助想像,故要求初学者要有较强的读图与想像能力。有些内容,如流体流动、泵与风机的操作、传热、干燥等都与我们日常生活见闻有联系,或同前修课程的实验现象有联系,就应尽可能联系实际去理解,以加深认识。须知,掌握基本概念并非轻而易举的事。往往初读课文后,似乎懂了,但若再深入思考,或做习题,或对一些问题开展讨论,又会发现概念混乱。一般说,许多概念的建立,是需要反复学习、思考的过程的。

  初学者对本课程往往有个共同的感觉,就是公式太多,记不住。其实,本课程学习只强调理解,不需死记硬背。可以说,教材中介绍的公式,大部分只要求会应用,不要求记住。至于少数须记住的公式,因做习题时使用次数多了,自然也因熟悉而记得了。

  2、熟练计算

  本课程学习过程中的计算量是很大的。许多概念问题寓于计算题中,可以说,解计算题的实践是掌握本课程必不可少的重要步骤。

  在解题之前必须反复、认真阅读教材课文,在明确概念后才做习题。

  解化工原理习题时必须注意到如下事项:

  (1)认真领会题意。在作业本上全抄题目或写出简明题意。

  (2)作简图。标明各流体的流向。写上代表各物理量的符号。若计算中有自行补充的线条或物理量符号,亦需在图上标示。须知,图示法是最简洁的工程语言。

  (3)列出所有已知条件,指出待求量。

  (4)拟定解题思路。这一工作只需在草稿纸上进行,不必写在作业本上,但应体现在解题程序上。若遇到的问题较复杂,则可将解题思路用框图形式写在作业本上。

  (5)按拟定的程序进行运算。对每一个运算环节,须先写出以物理量符号表示的计算式-文字式,然后根据题给条件对各物理量赋值,写出数字式,最后才写上计算结果。要求在计算式中代入的数据与文字式中相应的物理量符号位置一致,以便于检查所代的数据是否正确。

  在运算中强调使用SI制单位。题给条件有时是用非SI制单位给出的,这就要求在计算前对这些物理量进行单位换算,换成SI制单位。

  要注意计算结果表达方式的合量性。计算结果可取3-4位有效数字,其中最后一位数字是经四舍五入取得的。例如,某次计算结果在计算器上显示出19360122,若答数写上此8位数字便是错误的,只能写上1.94×10的7次方或1.936×10的7次方。计算结果取3-4位有效数字是假设题给数据有3-4位有效数字,而这在一般测量中是可以做到的。

  还需指出一点,在计算式代入的数据应尽可能采用题给的原始数据,而且强调要用计算器连算。例如,公式中出现d平方,题给条件d=0.38m,则应以(0.380)平方代入,而不要予先计算(0.380)平方=0.144,再把0.144代入d平方项。计算中也不要把计算式划分成一块块内容分别算出答数后再组合运算。这样要求,就是为了减小误差。

  3、领会方法

  本课程所介绍的对各种单元操作的分析、处理,最常用的方法是半理论半经验法。这种方法又分两种类型。这种方法又分两种类型。现分述之。

  第一种类型是“模型法”,其要点是:对工程实际的研究对象加以简化,作出合理假设,建立起过程的“物理模型”,然后运用基础理论于该物理模型,从而建立“数学模型”,再通过实验找出数学模型中模型参量与有关操作变量间的定量关系,最后取得反映该过程规律的定量关联式。

  第二种类型是“相似方法”,其要点是通过对过程的分析,由因次分析或相似变换,确定与该过程有关的相似准数,再通过实验找到各准数的定量关系,从而取得反映该过程规律的定量关联式或图线。

  以上两种类型的半理论半经验方法在教材中频繁出现,在学习时应加以留意。

  此外,教材中亦出现少量的用纯理论推导公式的方法,不过,在推导公式前一般也作了一些简化似设。此法只适用于较简单的过程。因工程实际问题往往比较复杂,所以纯理论方法应用得并不多。

  要重视方法论,因为这是本课程内容的精华,其中包含着针对不同特点问题采用不同分析、处理问题方法的观点,若无视方法论,则全书内容就成为一堆素材的机械集合物了。

  (六)大纲各部分内容的重点、难点及深广度

  1、绪论

  重点:

  ① 单元操作概念。

  ② 物料衡算

  ③ 物理量的单位换算与公式换算。

  难点:物理量的公式换算。

  深广度:

  ① 在学一门新课程的开始,应了解该课程的背景、主要内容、课程性质、目的及任务。

  ② 要熟练掌握物料衡算方法,因为这是一切化工计算的基础。

  ③ 应会借助教材附录的单位换算表进行物理量的单位换算,要强调计算中采用SI单位,还应掌握“转换因子”的应用法。

  ④ 须掌握物理量的公式换算法。要注意,此换算法与物理量的单位换算有相反的规律。现以长度单位m与mm间的换算为例说明之。

  转换因子:(1000mm/m)或(1m/1000mm)

  物理量的单位换算:以L表示以m为单位的某长度的数,以Lˊ表示同一长度但以mm为单位的数,则Lˊ(mm)=L(m)×(1000mm/m)=1000L(mm)

  其中转换因子的应用须消去原单位,取得新单位。

  物理量的公式换算:设有公式S=(1/2)gt平方,,式中指定单位:S-m,g-m/s平方,t-s.现欲速将S改为Sˊ,改用mm为单位,其它物理量单位不变,则换算方法如下:

  Sˊ×(1/1000)=(1/2)gt平方

  要使S′与转换因子相乘后仍得到以m为单位的数。

  2、流体流动

  重点:

  ① 流体静力学方程与U形压差计。

  ② 连续性方程。

  ③ 柏努利方程。

  ④ 层流与湍流。

  ⑤ 流体流动阻力计算。

  ⑥ 管路计算。

  难点:

  ① 柏努利方程的理解及应用。

  ② 流体流动的阻力计算。

  深广度:

  ① 本章内容只要求掌握恒密度流体的流动规律。对于流体流动阻力,讨论范围仅限于管流情况。

  ② 要熟悉压强的单位换算,尤其须分清atm与at.

  ③ 要了解修正压强Pm只适用于重力场和流体密度为恒量的条件。在此条件下,修正压强有三方面用处:(a)静止流体中以及在平行流线的流动截面上,流体的修正压强值恒定。(b)U  形压差计公式Pm,1-pm,2=(ρi-ρ)gR中,等式左侧是流体的修正压强差(只有水平管,可看成Pm,1-Pm,2=P1-P2)。(c)在没有外加轴功引入及流体流速变化可略的条件下,流体修正压强体现了流动阻力的大小,故流动阻力习惯上又称为压降。

  ④ 所介绍的流体点流速分布规律都是指流体流过圆、直、等径管内的管流条件的规律,而且须满足流体越过了入口过渡段进入流线平行的稳定段的条件。

  ⑤ 应用柏努利方程应注意如下三点:(a)所取截面须取在流线平行处,截面与流线垂直,是平截面。取截面的原则是取已知量多或含有待求量的截面。(b)流体流动阻力项∑hf只计流体流过管路的阻力,不包括流体过泵、风机等流体输送机械的阻力或涡输机的阻力。(c)轴功项Ws,对使用流体输送机械而言,指每kg质量流体由流体输送机械进口截面至出口截面其机械能的增值,这时Ws为正值:对使用涡轮机输出机械能而言,Ws仍指每kg质量流体在涡轮机的出口、进口截面所具有的机械能的差值,但这时Ws为负值。

  ⑥ 对非牛顿流体、速度边界层与边界层分离,只需作一般性了解。

  ⑦ 应熟悉流体的流动阻力计算。对沿程阻力计算,要记得范宁公式,能熟练运用“λ-ε/d-Re”图;对局部阻力计算,应会查取局部阻力系数及局部阻力的当量管长值。

  ⑧ 管路计算是本章大部分内容的综合运用,亦是计算量较集中的部分,应给予足够的重视,主要应掌握串联与并联管路计算。对于分支管路,只需有初步概念。

  ⑨ 流速与流量测定部分,介绍的只是应用柏努利方程与U形压差计的内容。这部分内容因用得很广,故应熟记其有关公式。

  3、流体输送机械

  重点:

  ① 离心泵的各项效率分析。实际离心泵的特性曲线。

  ② 管路特性曲线。泵工作点。阀门调节对泵工作点的影响。泵的串联或并联操作。

  ③   叶轮转速改变对离心泵特性曲线的影响。

  ④ 泵的安装高度及泵的选型。

  难点:

  ① 泵的安装高度。

  深广度:

  ① 应重点掌握离心式流体输送机械。

  ② 要了解欧拉方程的推导。

  ③  要理解离心泵的各项效率分析内容。虽然这些都是定性分析,实际离心泵的特性曲线还须靠实验测得,但有关影响容积效率、水力效率与机械效率的因素需了解。

  ④ 须清楚理解离心泵的“He-V”、“η-V”、“Na-V”三条特性曲线的意义及曲线形态,理解这些特性曲线是针对一台具体离心泵的规定转速下以20℃清水为介质实测得的。此外,须知铭牌上写的参量是指最高效率点时的各项参量。

  ⑤ 离心泵的工作点问题是这部分内容的核心。工作点是管路特性曲线与泵的“扬程”-流量的曲线的交点。由工作点便可读出泵在该工作情况时的流量、扬程、效率及功率。须知,管路特性曲线方程就是柏努利方程,但其机械能是以1N液体为核算基准的,与“流体流动”部分介绍的柏努利方程相比,Hˊe=Ws/g,所需外加压头Hˊe表示为实现工作条件下的液体流动,要求液体在泵的出口与进口截面处每N液体机械能的差值。而泵的扬程He指在一定转速、一定流量下,某台泵的出口与进口截面处每N液体机械能的差值。稳定操作时,He=Hˊe.要明确一点,泵的特性要曲线是某台泵在一定转速下输送某种液体时的固有属性,与流量大小无关。

  ⑥ 若叶轮转速改变,其特性曲线必然同原转速时的不同。按理需按不同转速实测其相应的特性曲线,但假如转速改变不大(如小于10%),工程上允许使用比例定律从原转速的特性曲线导出新转速下的特性曲线。设原转速为nr/min,“He-V”曲线可近似表达为He=A-BV平方,则新转速n′r/min时的“He-V”曲线方程可导出为He=(n′/n)平方A-BV平方。

  ⑦ 泵的安装高度是个生产现实问题。若汲液高度超过允许值就会发生“汽蚀”现象,发生事故。泵的允许最大安装高度Hg,max是在工作点已确定后计算的。计算Hg,max只须按汲入管段排柏努利方程并加上防止汽蚀的约束条件便可算出。计算中遇到两个专门名词:“允许汽蚀余量”Δh,允和“允许汲上真空高度”[Hs],要弄清这两个参量的定义。学习时按Δh,允与按[Hs]计算Hg,max的方法都要掌握。在工程实践中主要用的是按Δh,允计算Hg,max的方法。

  4、颗料流体力学与机械分离

  重点:

  ① 流体流过固定床的压降。

  ② 滤饼过滤速度方程及其在恒压条件下的应用。

  ③ 主要过滤设备,滤饼洗涤,过滤机的生产能力。

  ④ 颗料重力沉降速度的计算。

  难点:

  ① 恒压滤饼过滤计算。

  ② 板框式压滤机的结构与操作。

  ③ 滤饼洗涤时间计算。

  ④ 非球形颗料重力沉降问题的计算。

  深广度:

  ① 应了解柯士尼公式取得的全过程,其中包括了解针对流体过固定床床层这一问题特点而提出的简化物理模型,由此得到的数学模型,以及在此基础上通过实验测定确定的模型参量与有关因素间的定量关系。要认真领会其分析、处理工程问题的方法。

  ② 滤饼过滤是最常见的、最重要的一种过滤类型,应着重掌握。滤饼过滤的物料衡算式为φ=LA(1-ε)ρs/(V+LAε),这是个易被忽视然而很重要的公式,须弄清式中各符号的意义并记住该式。

  ③ 须弄清叶滤式与板框式过滤机的结构与操作特点,许多计算问题是结合这两种机型提出的。

  ④ 应熟练掌握过滤速度方程:dq/dτ=K/[2(q+qe)]与过滤常数定义式:K=2Δpm(1-s) /(μr﹒φ)。由于恒压过滤用得最多,其过滤过程关联式:q2+2qqe=Kτ必须熟练掌握。

  ⑤ 滤饼洗涤时间的计算较易算错,要仔细领会教材内容。若Δpm,w=Δpm,E,μw=μ,对于叶滤机,(dV/dτ)w=(dV/dτ)E对于板框式压滤机,(dV/dτ)w=(dV/dτ)E/4.若再加以下条件:Ve可略,过滤为恒压条件下操作,过滤时间为τF,并令J=Vw/V,则对叶滤机,τw=2JτF,对板框式压滤机,τw=8JτF.

  ⑥ 对于叶滤机与板框式压滤机的最大生产能力Gmax问题,结论都是当τF+τw=τD时生产能力最大。但须弄清其前提条件。

  ⑦ 对回转真空过滤机的结构、操作以及q与G的计算方法都需掌握。

  ⑧ 关于颗料自由、重力沉降,首先应分清是属于φ=1的光滑圆球颗料还是φ<1的非圆球颗料的问题。要掌握这两大类颗粒的自由、重力沉降的计算方法。

  ⑨ 旋风分离器是应用极广的气、固分离设备,应充分了解。由于对其除尘机理的研究尚不透彻,除尘效率问题只能依靠经验方法解决。

  5、热量传递

  重点:

  ① 傅立叶定律及其在一维定态导热条件下的应用。

  ② 对流传热与给热的概念,四种给热过程的特点,牛顿冷却定律。

  ③ 流体无相变给热过程影响给热系数的因素,因次分析法,强制与自然对流给热的有关准数及其意义,通过实验取得准数关联式的方法。

  ④ 流体在圆管内强制湍流时对管壁的给热规律。

  ⑤ 传热过程概念,传热系数,污垢热阻。

  ⑥ 套管与列管式换热器的结构、操作与传热计算。

  ⑦ 其它类型换热器的特点。

  ⑧ 传热的强化与削弱。

  难点:

  ① 因次分析法,准数的意义。

  ② 传热系数的计算。

  ③ 换热器的传热计算。

  ④ 换热器的对数平均温度差。

  深广度:

  ① 关于热传导,应掌握傅立叶定律及其在定态一维导热中的应用。掌握的范围可由平壁、圆筒壁扩展到球面壁,须由单层扩展到多层。

  ② 给热过程是化工生产中最重要的传热方式,要充分了解四种给热类型的特点。在许多给热的准数关联式中,需记住的只有一个公式,即Nu=0.023Re(0.8次方)Pr(n次方)式。其余准数关联式只要会用即可。要弄清各经验式的应用条件。

  ③ 要了解各常见换热器的结构与操作特点,其中要把重点放在列管式及套管式换热器上。

  ④ 换热器的传热计算是本章的核心。换热器的传热计算有两种方法-对数平均温度差法与传热效率法。其中,对数平均温度差法最基本,适用于所有换热器类型。可结合列管式换热器全面掌握对数平均温度差法。至于换热器的传热效率法和阻力计算,可不作为教学要求。

  6、物质扩散与气体吸收

  重点:

  ① 菲克定律。分子扩散速度的计算。

  ② 亨利定律。

  ③ 对流扩散,单相传质系数与传质推支力。相际传质,相际传质速率方程,总传质系数与传质推动力。

  ④ 在填料塔内低浓度气体物理吸收过程的特点,操作线方程,传质单元高度,传质单元数。

  ⑤ 在填料塔内低浓度气体物理吸的设计型与操作型计算。

  难点:

  ① 溶质气体在气、液相中浓度的不同表示法间的换算。

  ② 总传质系数的计算。气、液相传质分阻力占总传质阻力之比的计算。

  ③ 传质单元高度的计算。

  ④ 传质单元数的不同计算法。

  ⑤ 填料吸收塔的操作型计算。

  深广度:

  ① 溶质气体在气、液相中浓度表示法有“p-c”、“y-x”及“Y-X”(Y为气相中溶质与惰气的摩尔比,X为液相中溶质对溶剂的摩尔比)三种。由于低浓度气体吸收与解吸时y约=Y,x约=Y,故对于低浓度情况可归并成“p-c”与“y-x”两类气、液浓度表示法。其间换算关系是:p=Py(P为总压),c=Cmx(Cm为每立方米溶液中溶质、溶剂kmol数之和)。

  ② 要熟悉亨利系数E与相平衡常数m间的换算关系。其换算式为m=E/P.

  ③ 要熟悉单相传质系数不同表达方式之间的换算关系。因NA=kG(p-pi)=kGP(y-yi)=ky(y-yi),所以ky=kGP.又因NA=kL(ci-c)=kLCm(xi-x)=kx(xi-x),所以kx=kLCm.

  ④ 在相际传质中,要会根据溶质在气相与液相扩散阻力的对比来确定过程是气相阻力控制或液相阻力控制。

  ⑤ 应熟练掌握操作线方程的推导方法与操作线方程的意义。操作线方程由物料衡算导得,它表示填料层内任一横截面处气相浓度y与液相浓度x间的函数关系。

  ⑥ 对于传质单元数,应熟练掌握对数平均浓度差法与吸收因数法两种计算方法。对于气、液逆流、低浓度气体吸收且平衡关系可表示为y*=mx的条件,这是时的NoG计算式必须熟记,而其它情况下的种种NoG计算式都不必记住。

  ⑦ 要重视操作型计算。操作型计算一般采用前后情况对比法,即分别写出前、后操作情况的H=HoGNoG与Hˊ=HˊoG.NˊoG两式子,然后根据题意找出Hˊ与H的关系和HˊoG与HoG的关系,再由算出NoG导出NˊoG之值,从而求出待求量。

  ⑧ 对于吸收、解吸联合操作流程问题的求解,须明确两塔间气、液流量与浓度间的关系,并 从两塔的H=HoGNoG与Hˊ=HˊoGNˊoG的对比中寻找解题的思路。

  ⑨ 要掌握不同的吸收、解吸流程的操作线定性图示法。

  7、液体蒸馏

  重点:

  ① 双组分理想物系的汽液平衡计算。

  ② 连续精馏原理。

  ③ 基本型连续精馏的设计型与操作型计算。

  ④ 其它类型的连续精馏。

  难点:

  ① 基本型连续精馏的操作型计算。

  ② 其它类型连续精馏的设计型计算。

  深广度:

  ① 本章讨论的汽、液平衡与蒸馏问题只限于双组分物系。在二元物系中,虽重点介绍了理想物系的汽、液平衡计算,但亦应了解非理想物系汽、液平衡的特点。

  ② 应熟悉掌握二元物系汽、液平衡的三种图示法-“p-x”、“t-x-y”与“y-x”图。

  ③ 应能分清闪蒸(平衡蒸馏)、简单蒸馏与连续精馏三者区别。

  ④ 基本型连续精馏的设计型计算是本章的核心内容,必须熟练掌握。

  ⑤ 对基本型连续精馏的操作型计算,因提出问题的内容、方式灵活多样,不能满足于对一、二种问题求解的理解上,要全面地掌握对问题的分析、判断的准则。

  ⑥ 其它类型连续精馏操作可视为基本型连续精馏的延伸。在掌握好基本型连续精馏的基础知识后理解其它类型连续精馏的特点是并不困难的。要重视其它类型的种种连续精馏操作,因为实际生产上见到的往往是其它类型的连续精馏操作。

  8、气(汽)-液传质设备

  重点:

  ① 填料塔气、液逆流操作的流体力学特性,载点与泛点,泛点的计算。

  ② 各种常见板式塔的结构与操作特点。

  ③ 筛板塔正常操作气、液负荷性能图的制作。

  ④ 总塔效率、默弗里效率与点效率。

  难点:

  ① 填料塔内气、液相传质系数经验关联式的应用。

  ② 筛板塔正常操作气、液负荷性能图的制作。

  深广度:

  ① 填料塔的知识一般是结合吸收操作介绍的,而板式塔的知识一般是结合精馏操作介绍的,但实际生产中,填实塔与板式塔均既适用于吸收也适用于精馏,所以,不但要掌握填料吸收塔及板式精馏塔的计算方法,也要掌握填料精馏塔及板式吸收塔的计算方法。

  ② 应了解各种塔填料与填料塔附属设备的结构、操作特点及改进、发展趋势。

  ③ 应了解各种主要类型板式塔的结构、操作特点及改进、发展趋势。

  ④ 填料塔操作时填料表面润湿率及气、液单相传质系数的经验计算式均不需要记得,只要求会使用。由于过程的复杂性,这些计算式准确性不是很高,只可用作估算。

  ⑤ 筛板塔与浮阀塔是当前使用最广的两种板式塔类型,按理都应掌握,但教学中往往只要求掌握筛板塔,浮阀塔内容不作为教学要求,只作为自学材料。教学中重点介绍筛板塔的好处是其内容较系统、丰富。教师在教学中可选择此二者之一作为教学内容。

  ⑥ 要弄清总板效率、默弗里效率与点效率三者的区别。总板效率是对全塔而言的,并不分辨不同塔板传质效率的差异;默弗里效率的单板效率,是针对一块塔板而言的,并不分辨塔板不同位置的传质效率的差异,只有点效率才专门针对某块塔板某一位置考察传质效率。在确定实际塔板数时,一般使用总板效率或默弗里效率,点效率用于塔板结构的改进或新塔板的开发。

  9、固体干燥

  重点:

  ① 湿空气各特性参量的意义及其相互间的定量关系-有关计算式与湿度图。

  ② 对流干燥过程的物料与热量衡算。

  ③ 恒定干燥条件下干燥时间的计算。

  ④ 主要干燥设备的结构与操作特点。

  难点:

  ① 湿空气性质与湿度图。

  ② 对流干燥器操作的热量衡算。

  深广度:

  ① 要了解去湿、干燥与对流干燥三者的关系与区别。

  ② 湿空气性质是对流干燥部分的重要基础内容,务必熟练掌握,不仅要熟悉关联各参量的计算式,也要熟悉湿度图的使用法。

  ③ 在干燥物料衡算中,要熟练含水量的湿基与干基换算法。

  ④ 本章关于干燥器的计算,只结合厢式干燥器介绍了恒定干燥条件下干燥时间的计算。应首先掌握这部分内容。由于实际生产中气流干燥器、沸腾床干燥及转筒干燥器使用得很多,故应对这些干燥器充分了解,以奠下以后自学这些干燥器设计计算的基础。

  (七)自学教材与参考书

  自学教材:

  《化工原理》,南京工业大学 管国锋、赵汝溥主编,化学工业出版社,2003年8月第2版

  参考书:

  《化工原理》,天津大学 夏清、陈常贵主编,天津大学出版社,2005年2月第1版

江苏省教育考试院

本文转载链接:江苏自学考试化工原理(二)教材大纲

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