第一部分章程性质与目标

天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化工传递过程 课程代码：0710第一部分 课程性质与目标一、课程性质与特点化工传递过程是高等教育自学考试化学工程专业（独立本科段）的专业基础课，是一门工程理论性和系统性较强的课程。本课程将化工单元操作（化工原理）的共性归纳为动量、热量和质量传递过程（“三传”）的原理系统地论述，将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。各传递过程既有独立性又有类似性，虽然课程中概念、定义和公式较多，基本方程又相当复杂给学习带来一定的困难，但可运用“三传”的类似关系进行研究理解。二、课程目标与基本要求本课程目标是使学生通过学习，对化工单元操作的原理更深一步理解，为化工设计、操作控制和设备强化放大打下基本理论基础。本课程的基本要求是：1识记各章中的定义、准数和最基本的公式；2会说明分子传递和涡流传递的类似性；3会分析并说明动量、热量和质量传递各衡算方程的推导依据、各项的物理意义和方程的适用条件，会对各衡算方程在具体条件下进行简化和求解；4会运用速度、温度和浓度边界层概念求取有关传递系数的理论计算公式；5能理解湍流的半经验理论和三传类似律；6会运用各章基本方程的解进行传递系数、传递速率等有关计算；7会应用三传的理论解释化工单元操作的机理和分析换热器、吸收和精馏等主要设备的强化途径。三、与本专业其它课程的关系学习本课程的基础是高等教学、物理化学、化工原理或化工基础。本课程学习后，可为化学反应工程、化工分离过程和化工设计与过程开发等课程打下理论基础。第二部分 考核内容与考核目标第一章 动量热量与质量传递导论一、学习目的与要求通过本章学习，了解流体流动的基本概念，掌握“三传”的类似性，为本课程的学习打下基础。二、考核知识点与考核目标（一）流体流动的基本概念（重点）识记：流速、流率、层流和湍流、雷诺数、理想流体与实际流体、不可压缩与可在缩压流体。理解：动量传递现象。（二）分子传递基本定律（重点）识记：平衡与传递、传递的速率与通量、分子传递与涡流传递。理解：牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律；传递通量的普遍表达式。（三）涡流传递类似（一般）识记：涡流传递通量的表达式。（四）管内稳态层流（重点）理解：主体平均流速ub的定义式。应用：用牛顿粘性定律导出管内稳态层流的速度分布。第二章 总衡算方法一、学习目的与要求通过本章学习，了解衡算方法是研究传递过程规律的基本方法，掌握总质量衡算在化工设计中的应用。二、考核知识点与考核目标（一）衡算方法概论（一般）识记：总衡算与微分衡算、衡算通式。（二）不稳态流动的总质量衡算（次重点）理解：输入、输出的质量流率与累积速率的关系。第三章 连续性方程和运动方程一、学习目的与要求通过本章学习，了解描述动量传递规律的基本方程连续性方程和运动方程的推导，掌握其表达形式。二、考核知识点与考核目标（一）连续性方程（重点）识记：单组分或全组分系统的微分质量衡算。理解：连续性方程在直角、柱、球坐标系的表达式，该方程在具体问题中的简化方法；随体导数的表达式。（二）运动方程（重点）识记：流体流动的牛顿第二定律；外力质量力和表面力；加速度的随体导数。理解：不可压缩流体的运动方程在直角、柱、球坐标系的表达式，该方程各项所代表的力的类型。第四章 运动方程的应用一、学习目的与要求通过本章学习，理解连续性方程和运动方程在较简单流动问题中的简化方法，掌握简化方程的求解和计算流动阻力等问题。二、考核知识点与考核目标（一）平壁间稳态平行层流（次重点）理解：一维稳态层流时直角坐标系连续性方程和运动方程的简化过程，边界条件，速度分布的求解。应用：由速度分布计算主体平均流速、点流速、压降和剪应力。（二）圆管内轴向稳态层流（重点）理解：圆管内稳态层流时柱坐标系连续性方程和运动方程的简化过程，边界条件，速度分布的求解。应用：由速度分布计算主体平均流速、点流速、压降、范宁摩擦因数f和剪应力。（三）套管环隙中的稳态层流（一般）识记：套管环隙与圆管内稳态层流两者所采用的运动方程形式和边界条件的异同对比。（四）爬流与势流（次重点）识记：爬流和势流的概念，雷诺数的物理意义。理解：爬流在直角坐标中的运动方程，各项力的大小对比；势流的运动方程，各项力的大小对比。第五章 边界层流动一、学习目的与要求通过本章学习，了解边界层流动的特点，掌握边界层厚度和阻力系数的求解与计算。二、考核知识点与考核目标（一）边界层概念（重点）识记：普兰德边界层学说的要点。理解：平壁上流动边界层的形成，临界雷诺数，层流边界层、过渡区和湍流边界层三个区，湍流边界层中的层流内层，缓冲层和湍流核心三层；圆管内边界层的汇合，进口段和充分分发展的流动，边界层厚度的定义。（二）阻力（曳力）系数（重点）理解：一般阻力系数CD和范宁摩擦因数f的定义式。（三）边界层方程（一般）识记：平壁上流动边界层的运动方程和连续性方程的具体表达式。（四）边界层积分动量方程（重点）理解：积分动量方程的推导，方程的求解方法。应用：边界层厚度、局部和平均曳力系数和曳力的计算。（五）管道进口段的流动（次重点）识记：圆管、套管和两 无限大平行板间流动的进口段与充分发展流动的不同点，圆管流动进口段长度的计算。（六）边界层分离（一般）识记：边界层分离的现象。第六章 湍 流一、学习目的与要求通过本章学习，了解湍流的特点、起因和表征，掌握管内湍流流动阻力的计算方法。二、考核知识点与考核目标（一）湍流的特点和起因（一般）识记：管内湍流与层流的不同点，湍流的起因。（二）时均量与脉动量（重点）识记：瞬时、时均和脉动量三者的关系，时均速度的定义式。理解：湍动强度的表达式及其计算。（三）雷诺应力与混合长（次重点）识记：雷诺应力与粘性应力的区别，雷诺应力的表示法。理解：雷诺应力、混合长和涡流粘度之间的关系。（四）光滑圆管中的湍流（重点）识记：湍流边界层中层流内层、缓冲层和湍流核心的动量传递机理。理解：u*、u+、y+的定义式；层流内层、缓冲层及湍流核心的通用速度分布方程；f的计算式及应用范围。应用：计算管内湍流的f及流动阻力。（五）粗糙管中的湍流（一般）识记：粗糙管的相对糙度对f的影响。（六）平壁上湍流边界层（次重点）理解：湍流边界层厚度及阻力系数的计算方法。第七章 能量方程一、学习目的与要求通过本章学习，了解流体流动时的各种能量形式，掌握能量方程的普遍表达式和特定形式。二、考核知识点与考核目标（一）能量方程的普遍表达式（重点）识记：流体流动的能、功和热的表示方法。理解：能量方程的普遍表达式、方程中各项所代表的能量类型。（二）能量方程的特定形式（重点）理解：由一般化的能量方程简化为对流传热微分方程和热传导方程。（三）柱、球坐标的对流传热微分方程（次重点）识记：在柱、球坐标系的对流传热微分方程的表达式。第八章 热传导一、学习目的与要求通过本章学习，了解热传导方程在求解固体中导热问题的应用，掌握一维稳态导热的温度分布和导热速率的求解和计算。二、考核知识点与考核目标（一）无内热源的一维稳态导热（重点）理解：热传导方程在平壁和圆筒壁中无内热源一维稳态导热的简化形式，边界条件，温度分布的求解方法。应用：通过平壁和圆筒壁的导热速率计算。（二）有内热源的一维稳态导热（次重点）理解：圆筒壁内有内热源的一维稳态导热方程的表达式，边界条件，温度分布的求解方法。（三）二维稳态导热的数值解（一般）识记：二维稳态导热的热传导方程形式，数值解的原理。第九章 对流传热一、学习目的与要求通过本章学习，了解对流传热的机理，热量传递与动量传递的类比关系，掌握对流传热系数的计算方法。二、考核知识点与考核目标（一）对流传热系数（重点）识记：湍流传热边界层中层流内层、缓冲层和湍流核心的传热机理。理解：温度边界层的形成及其厚度的定义（与流动边界层对比），对流传热系数的定义式及其理论求解步骤。（二）层流下的热量传递（重点）理解：边界层热流方程与流动边界层积分动量方程的类似形式；温度分布与速度分布的类似形式；与t的关系。应用：平壁上层流传热时温度边界层厚度及对流传热系数的计算；圆管内层流传热时对流传热系数的计算。（三）湍流下的热量传递（重点）识记：涡流热扩散系数与混合长的关系。理解：圆管内湍流传热的一层、二层和三层模型；热量传递与动量传递的类似律。应用：运用类似律计算圆管内湍流传热的对流传热系数和流体出口温度。第十章 质量传递概论一、学习目的与要求通过本章学习，了解传质的基本方式，掌握费克定律的4种表达形式和对流扩散方程的表达式。二、考核知识点与考核目标（一）传质的基本形式（次重点）识记：分子传质（扩散）与对流传质的概念。（二）分子传质的速度与通量（重点）识记：分子扩散与主体流动现象。理解：绝对速度、平均速度和扩散速度；扩散通量、主体流动通量和总通量；费克定律的4种形式。（三）对流扩散方程（次重点）理解：用质量平均速度和摩尔平均速度表示的对流扩散方程的形式。第十一章 分子传质一、学习目的与要求通过本章学习，了解气体、液体和固体中的分子扩散与单元操作之间的关系，掌握扩散速率的计算方法。二、考核知识点与考核目标（一）气体中的分子扩散（重点）理解：组分A通过停滞组分B的稳态扩散，气体吸收机理；等分子反方向扩散、蒸馏中气相传质机理。应用：计算气相中的扩散通量NA和NB。（二）液体中的分子扩散（一般）识记：组分A通过停滞组分B的扩散，萃取机理；等分子反方向扩散，蒸馏中液相传质机理。（三）固体中扩散（次重点）识记：与固体结构无关的扩散，多孔固体内扩散的类型。第十二章 对流传质一、学习目的与要求通过本章学习，了解对流传质的机理；掌握对流传质系数的定义式和计算方法，领会动量热量与质量传递（“三传”）类似律。二、考核知识点与考核目标（一）对流传质系数的定义（重点）理解：对流传质系数在气相和液相、NA与NB的不同关系、各种不同浓度差下的定义表达式；的转换关系；浓度边界层的形成及其厚度的定义式；圆管进口段的流动、传热及传质进口段长度计算式的对比。（二）层流下的质量传递（重点）理解：浓度边界层积分传质方程与温度边界层热流方程的类似形式；浓度分布与温度分布方程的对比形式；管内对流传质与对流传热的传递系数计算式。应用：平壁和管内对流传质系数及传质速率的计算。（三）湍流下的质量传递（重点）识记：涡流质量、热量及动量扩散系数三者之间的关系。理解：对流传质系数、对流传热系数和阻力系数的定义式在管内传递的类似表达形式；管内湍流时的“三传”类似律。应用：运用“三传”类似律计算传质系数。（四）传质模型（次重点）识记：双膜模型的要点理解：溶质渗透和表面更新模型的异同点，该两模型中传质系数与扩散系数关系。第十三章 “三传”同时进行的过程一、学习目的与要求学习本章，了解三种传递过程或其中两种传递过程同时进行在化工单元操作中的实例。二、考核知识点与考核目标（一）热量与质量同时传递过程（一般）识记：蒸馏和非等温吸收操作中的传递现象。（二）三传同时进行过程（次重点）理解：平壁物料干燥时三种边界层的形成及三种传递过程同时进行概况。第三部分 有关说明与实施要求一、考核目标的能力层次表述本课程的考核目标共分为三个能力层次：识记、理解、应用，它们之间是递进等级的关系，后者必须建立在前者基础上。其具体含义为：识记：能知识有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中“简单应用”指在理解的基础上能用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题，是最高层次的要求。二、指定教材化工传递过程基础，第二版 王绍亭、陈涛主编，化学工业出版社，2002年版。三、自学方法指导1、考生自学时，应先阅读本大纲所列各章中的考核知识点和考核要求，以便突出重点，有的放矢地掌握课程内容。2、在了解考试大纲内容的基础上，根据考核知识点和考核要求，认真阅读指定教材，把握各章节的具体内容，并融会贯通，在头脑中形成完整的内容体系。3、在自学每一章节内容时，能够在理解的基础上加以记忆，避免没有理解情况下的死记硬背；同时在对一些知识内容进行理解把握时，善于联系实际思考问题，从而达到深层次的认识水平。4、为提高自学效果，可以结合自学内容，动手做一些练习，这也是达到理解、记忆、应知应会的好办法。四、对社会助学的要求1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。8、助学学时：本课程共3学分，建议总课时不少于54学时，各章助学课时分配如下：章次内容学时一动量热量与质量传递导论5二总衡算方法2三连续性方程和运动方程6四运动方程的应用6五边界层流动5六湍流5七能量方程2八热传导3九对流传热6十质量传递概论3十一分子传质4十二对流传质6十三“三传”同时进行的过程1合计54五、关于命题考试的若干规定1、本大纲各章所提到的考核知识点与考核目标都是考试内容，试题覆盖到每一章，适当突出重点。2、每份试卷中，对不同能力层次的试题比例大致是：识记约占20%，理解约占50%左右，应用约占30%左右。3、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占35%，一般占10%。4、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。5、本课程命题采用的基本题型包括填空题、名词解释题、问答题、证明题、推导简化及计算题。6、本考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟。采用百分制评分，60分及格。六、题型示例（一）填空题：1、流体进入圆管内流动时，由进口边界汇合处的距离称 ，边界层汇合后的流动称为 。2、湍流传质边界层中，层流内层的传质方式为 ，缓冲层的传质方式为 。（二）名词解释题：1、质量流2、传质斯坦顿数St（三）问答题：1、普兰德边界层演说的两个基本点是什么？2、湍流传热的一层、二层和三层模型分别假设边界由哪几部分组成，各模型描述哪些类似律？（四）证明题：(略)（五）推导、简化及计算题：平壁上层流边界的速度分布可设为：ux=a+by+cy2+dy3试应用适当的边界条件求取a、b、c、d值，并写出具体的ux分布方程。8 / 8文档可自由编辑打印