自考大纲传递与分离

高纲1199江苏省高等教化自学考试大纲02487传递与分别南京工业大学编江苏省高等教化自学考试委员会办公室一,课程的性质及其设置目的与要求（一）本课程性质和设置目的“传递与分别”是化学工程分支学科之一。它包含化工传递过程基础和化工分别过程两部分内容，着重阐述动量,能量,质量的传递实质和规律，探讨化工过程中的强度量分布和传递通量。阐述了常用的分别过程的基本理论，过程特点，建立了数学模型及其求解方法，探讨了分别设备的处理实力和效率。本课程是化工过程探讨，设计和开发的理论基础，是化学工程专业基础课，是化学工程与工艺专业学生的必修课程。通过本门课程的学习将达到如下两个基本目的。第一，深化了解和驾驭传递过程和传质分别过程的现象,机理和数学模型。第二，初步具备能运用所学的传递及分别理沦知识对化学工程的生产,试验,探讨进行分析的基本实力，对常见的传离与分别设备进行有关的设计计算，为从事化工类专业实际工作奠定必要的理论基础。（二）本课程的基本要求通过本门课程的学习，对“化工传递过程”要求能驾驭：粘性流体的动基传递,热量传递和质量传递(以下简称三传)的微分衡算方程；依据给定的边界条件对方程进行简化,求解，并对所求结果的实际运用进行分析探讨。对“化工分别过程”要求驾驭：常用分别过程的基本原理，过程特点，数学模型及求解方法；了解多组分多级分别过程的分析；着重驾驭简捷计算方法；了解新型分别技术。通过自学，切实驾驭有关的基本概念,基本原理,基本求解方法以及基本计算方法。（三）本课程与相关课程的联系本课程是将大学的“化工传递过程”和“化工分别过程”两门课程合二为一。因此本课程以“高等数学",“大学物理”,“物理化学”,“化工原理”,“化工热力学”等为先修课程。这些课程可以扶植我们更好地驾驭传递与分别的基本原理,基本方程,基本知识。二,课程内容与考核目标第一篇化工传递过程第一章传递过程概论（一）课程内容本章简要的介绍了传递的一些共性问题过程，包括：流体流淌导论；动量,热量与质量传递的类似性；传递过程的衡算方法。（二）学习要求了解本门课程中描述流体流淌的一些术语及定义，流体平衡微分方程和静力学方程，传递过程的探讨对象。分子传递和涡流传递的基本定律和通量基本表达式。微分衡算方法。本章对总衡算不做要求。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：本章中有关传递过程常用的术语。2,驾驭：分子传递唯象律表达式和涡流传递唯象律表达式及各项物理意义。3,娴熟驾驭：传递通量的表达式。第二章动量传递概论与动量传递微分方程（一）课程内容本章简要介绍了动量传递概论,随体导数,连续性方程,运动方程。（二）学习要求通过本章学习，要求深刻理解并驾驭：①动量的分子传递与涡流传递方程和传递系数，②随体导数与偏导数,全导数的区分，③连续性方程的建立，连续性方程的分析和简化,柱坐标和球坐标系下的连续性方程形式，④用速度表示的运动方程—奈维-斯托克斯方程和柱,球坐标系下的奈维-斯托克斯方程。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：动量分子传递与涡流传递方程的物理意义，连续性方程和运动方程推导和运用场合。2,驾驭：连续性方程和运动方程的表达式和方程表达式各项的物理含义；随体导数概念。3,娴熟驾驭：直角坐标,柱坐标,球坐标下的连续性方程和运动方程的分析,简化,运用。第三章动量传递方程的若干解（一）课程内容本章介绍了与动量传递亲密相关的摩擦系数定义，介绍了动量传递方程的详细2个运用例子：沿平板稳态层流和圆直管内稳态层流的解例。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭动量传递方程在直角和柱坐标下的表达式。爬流,势流,平面流知识点做一般了解。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：不同摩擦系数定义和含义，动量传递方程的简化。2,驾驭：学会对详细问题的简化分析求解，理解和驾驭例3-2至例3-7。3,娴熟驾驭：动量传递方程的简化和速度分布和应力分布的计算。第四章边界层流淌（一）课程内容本章介绍了边界层概念（边界层理论要点，边界层的形成过程，边界层厚度定义）；普朗特边界层方程；边界层积分动量方程；边界层分别概念；管道进口段的流体流淌。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭边界层形成,发展,分别等概念；驾驭边界层积分动量方程的推导过程和方程近似解的运用。普朗特边界层方程及其精确解做一般了解。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：边界层理论,边界层的形成,边界层分别,边界层厚度等概念，看懂图4-1,图4-2；了解管道进口段的流体流淌特点看懂图4-5。2,驾驭：边界层积分动量方程的推导过程和方程近似解的运用，理解和驾驭例4-4至例4-5。3,娴熟驾驭：速度边界层概念，边界层积分动量方程近似解的详细（边界层厚度,速度分布,阻力）运用。第五章湍流（一）课程内容本章介绍了湍流概念（湍流特点,起因,表征），湍流时的运动方程，普朗特混合长理论，圆管中的湍流，平板湍流近似解。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭湍流特点及表征，沿平板流淌时湍流边界层，通用速度方程。本章对湍流时的运动方程推导,湍流的半阅历理论,无界固体湍流,量纲分析做一般了解。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：湍流的特点,起因（看懂图5-2，图5-3，图5-4）及表征（看懂图5-5，例5-1）；瞬时量,脉动量和时均量；混合长及动量涡团传递理论。2,驾驭：沿平板湍流流淌时边界层方程，通用速度方程，理解和驾驭例5-2，例5-4。3,娴熟驾驭：通用速度方程解的详细运用，沿平板湍流流淌时边界层方程解的详细运用。第六章热量传递概论与能量方程（一）课程内容本章介绍了热量传递的基本方式，能量微分方程的建立，柱,球坐标系下能量微分方程形式。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭传热的三种方式及机理，能量方程。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：传热的三种方式。2,驾驭：不同坐标系下的能量方程表达式，依据已知条件对能量方程进行简化。理解和驾驭例6-1，例6-2。第七章热传导（一）课程内容本章介绍了热传导的基本微分方程，稳态热传导,非稳态热传导，速算图及多维热传导(Newmare法则)。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭一维稳态热传导,不稳态热传导,速算图及多维热传导(Newmare法则)。本章对二维稳态热传导,一维不稳态导热的数值解做一般了解。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：毕涡特数Bi(BiotNumber)的定义及物理意义；三类边界条件的分类,识别,相互转换关系；各坐标系下的速算图的运用及图中各个参数的含义。2,驾驭：温度随时间,地点的分布规律：求出热量通量(单位面积所传递的热量，J／m2.s)和传热速率(J／S)，学会图7-8,图7-9,图7-10的运用，理解和驾驭例7-1，例7-2，例7-3，例7-4，例7-5，例7-7，例7-8，例7-9，例7-10，例7-12，例7-13。3,娴熟驾驭：集总热容法的判别和正确运用；无限大物体不稳态导热的计算；大平板的不稳态导热要求会用速算图求解。第八章对流传热（一）课程内容本章以前面的运动方程,连续性方程和能量方程为基础，说明对流传热的机理，探讨对流传热的基本规律，并重点探讨对流传热系数的计算。（二）学习要求通过本章学习了解对流传热在工程技术中的重要地位。驾驭对流传热机理,对流传热系数定义,边界层能量方程,管内湍流传热的类似律。本章对管内层流传热的理论分析,层流传热精确解,量纲分析和自然对流做一般了解。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：温度边界层概念，看懂图8-1，图8-2，图8-3，图8-4，图8-6，领悟传递类似率的含义（尤其是对柯尔本类似率）,混合边界层概念。2,驾驭：对流传热系数和传热速率的计算，理解和驾驭例8-2，例8-3，例8-8。3,娴熟驾驭：平板壁面上湍流的近似解。第九章质量传递概论与传质微分方程（一）课程内容本章介绍了质量传递的基本方式,传质的速度与通量以及传质微分方程等问题。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭质量传递的基本概念；质量传递的微分方程。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：分子扩散传质与对流传质的概念与机理，浓度,速度与通量的定义，质量传递微分方程的建立2,驾驭：质量基准,摩尔基准两种基准下的浓度,速度,通量的表达式；同种基准和不同基准下浓度,速度和通量的相互转换关系；双组分混合物扩散传质时，总通量,扩散通量，组元传质量的表达式；各项对流传质贡献；通量之间的关系，通量与对应速度的关系，不同基准之间的转换方法。第十章分子传质（一）课程内容本章介绍了在不流淌的流体介质中或固体中由于分子扩散引起的质量传递问题。分子扩散按扩散介质分为气体中的扩散,液体中的扩散及固体中的扩散，重点探讨气体中的稳态扩散。（二）学习要求通过本章学习，要求学会气,液,固体分子扩散系数计算方法；浓度分布和通量的计算。对流传质系数关联式。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：气体,液体,固体分子扩散系数计算方法,测定方法以及各自与温度,压力,体系和浓度的关系。2,驾驭：气体,液体,固体分子扩散机理，浓度分布和通量的计算，理解和驾驭例10-1，例10-2，例10-3，例10-4，例10-5，例10-6，例10-7，例10-8，例10-8，例10-9，例10-10。3,娴熟驾驭：气体分子扩散机理；组分A通过静止组分B的稳态扩散传质(NB=0)）；等摩尔反向稳态扩散传质(NA=NB)；伴有化学反应的分子扩散过程。第十一章对流传质（一）课程内容本章介绍了对流传质所涉及的流体与界面之间的物质传递问题。涉及浓度边界层的概念与温度,速度边界层的区分；对流传质系数定义；沿平板层流传质的精确解和近似解；沿圆管层流传质的精确解和近似解；湍流传质的类比解沿平板湍流传质的近似解；相际传质理论。（二）学习要求通过本章学习，要求驾驭对流传质机理及对流传质系数定义式；浓度边界层；平板对流传质的近似解，驾驭对流传质模型（包括停滞膜模型,溶质渗透模型,表面更新模型）机理和计算公式。有壁面速度影响的传质不作要求。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：对流传质机理，浓度边界层，对流传质模型，湍流下的质量传递类比解。2,驾驭：平板对流传质的近似解的求解和相际传质理论的概念，物理意义与模型的计算。模型指：双膜模型,溶质渗透模型和表面更新模型，理解和驾驭图11-1，图11-2，图11-5，图11-7，例11-1，例11-2，例11-3，例11-4，例11-5，例11-7，例11-8，例11-9。3,娴熟驾驭：平板对流传质的近似解和双膜模型,渗透模型,表面更新模型。第二篇化工分别过程第一章绪论（一）课程内容介绍分别工程在化工生产中的重要性；传质分别过程的分类和特征；分别过程的的任务与内容。（二）学习要求了解分别过程的两大类：机械分别和传质分别。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：化工分别是在前述课程基础上探讨化工生产实际中困难物系的分别和提纯技术。它将从分别过程的共性动身，探讨各种分别方法的特征。2,驾驭：平衡分别过程的分别单元操作分类和特征和速率分别过程的分别单元操作分类和特征（表1-1）。第二章单级平衡过程（一）课程内容本章着重阐述分别传质基础—相平衡。相平衡是用于阐述混合物分别原理,传质推动力和进行设计计算的依据和关键。结合化工热力学，回顾,熟识有关与相平衡相关的基本概念及术语；泡点,露点及闪蒸的概念；志向与非志向溶液定义及表达，志向与非志向气体定义及表达。介绍相平衡关系和相平衡常数的常用计算方法；多组分物系的泡点和露点计算；闪蒸过程的计算。（二）学习要求通过本章学习要求在驾驭：汽液平衡和溶液平衡条件；相平衡常数的计算；多组分的泡点温度,压力和露点温度和压力的计算；闪蒸过程的计算。多组分平衡常数计算，绝热闪蒸做一般要求，程序设计不做要求。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：平衡条件,相平衡常数,逸度及逸度系数,活度及活度系数,泡点,露点,闪蒸等的概念。2,驾驭：状态方程求取相平衡常数,活度系数法求取相平衡常数及其各种简化形式。理解和驾驭，例2-1，例22-2，例2-3，例2-4，例2-5，例2-8，例2-9。3,娴熟驾驭：相平衡常数的计算；泡点,露点的温度和压力计算；闪蒸计算。第三章多组分多级分别过程分析与简捷计算（一）课程内容在化工生产实际中，遇到更多的是含有多组分或困难物系的分别和提纯问题，而不是化工原理中所涉及的双组分或单组分体系，这就增加了过程的困难性。因此本章的学习将有助于对各种实际分别过程的深化理解，是本篇不可少的基础知识。本章设计设计变量,多组分精馏过程的分析,萃取精馏和共沸精馏等特别精馏的分析,物理汲取和化学汲取的分析,萃取分别过程的分析。（二）学习要求通过本章学习要求驾驭多组分精馏过程分析，包括：塔内流量分布,浓度分布和温度分布；萃取精馏过程原理分析，包括：塔内流量分布,溶剂浓度分布；共沸精馏过程原理分析，包括：塔内组分分析,温度分析；多组分汲取和蒸出过程分析，包括：塔内组分分布,温度分布。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：对于多组分级分别过程的定性分析的了解，有助于对各种分别过程的理解，这也是设计和强化操作的所不可少的基础知识，为此要求驾驭：基本概念。在回顾复习化工原理的基础上，进一步驾驭设计变量,固定设计变量，可调设计变量；关键组分，非重(轻)关键组分，最小回流比，最小理论板数，共沸物，共沸精馏，萃取剂，萃取精馏，正偏差，负偏差，均相，非均相，化学汲取类型，增加因子等。2,驾驭：简单的单元设计变量和装置设计变量计算；简捷计算法，简捷计算常用于设计的初级阶段，是对操作进行粗略分析的常用算法，本章要求驾驭的简捷算法。用于多组分精馏设计的有：芬斯克(Fenske)法；恩德吾德(Underwood)法；吉利兰(Gilliland)法用于共沸精馏的有：二元非均相共沸精馏的图解法用于萃取精馏的有：萃取精馏的简化计算法，集团法用于汲取的有：多组分汲取的汲取因子法通过以上简捷算法，要求能够进行塔内的物料衡算，计算理论和实际塔板数，回流比，进,出口气,液量及组成的计算判别化学汲取的类型，识别四种反应类型的化学汲取的浓度分布图。了解不同类型不同反应级数的增加因子表达式，化学汲取的塔设备计算。理解和驾驭，表3-1，例3-1，例3-2，例3-3，例3-4，例3-5.。3,娴熟驾驭：设计变量,多组分精馏过程。第四章多组分多级分别的严格计算本章不做考核要求。第五章分别设备的处理实力和效率（一）课程内容本章内容所涉及的是传质设备问题，重点探讨影响气液或溶液传质设备处理实力和效率的各种因素。确定效率的阅历方法和机理模型，以及传质设备的选型问题。（二）学习要求通过学习驾驭气液传质设备的处理实力和效率；气液传质设备的选择。萃取设备的处理实力和效率不做考核要求。（三）考核知识点和考核要求1,领悟：影响传质设备处理实力的各种因素；影响传质设备处理效率的各种因素；气液传质设备效率的几种表示方法；气液传质设备效率的估算方法；传质设备的选型。2,驾驭：影响处理实力,效率的因素分析；各传质效率的物理意义与求算方法；传质设备的选择原则。第六章分别过程的节能本章不做考核要求。第七章其它分别技术和分别过程的选择（一）课程内容随着科学技术的不断发展，对分别技术的要求越来越高，分别的难度也越来越大的过程。为了适应这些要求，除对常规分别手段加以改进和强化外，还不断开发出新的分别方法和技术。本章介绍了一些重要的并日趋成熟的新分别技术。（二）考核知识点和考核要求1,领悟：膜分别的基本术语。如渗透通量,分别效率(截留率)，通量衰减系数，对除膜，非对称膜，复合膜，浓差极化,膜污染等；膜分别过程的分类,推动力,传质机理,截留物,透过物；反渗透,超滤,微滤,电渗析,气膜和液膜分别的传质基本机理；吸附分别原理；反应精馏原理。2,驾驭：膜分别技术,吸附分别技术,反应精馏技术。三,有关说明和实施要求（一）关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明在大纲中的考核要求中，提出“领悟”,“娴熟”,“娴熟驾驭”等三个层次的要求，它们的含义是：1,领悟：要求应考者驾驭有关的知识点的主要内容，并能够理解规定的有关知识点的内涵和外延，依据考核的不同要求，做出正确的说明,说明和阐述。2,驾驭：要求应考者驾驭有关的知识点，正确理解和记忆相关内容的原理。3,娴熟驾驭：要求应考者必需驾驭的课程中的核心内容和重点知识。（二）自学教材与参考书教材1：陈涛，张国亮.《化工传递过程基础》，北京：化学工业出版社（第三版），2009年参考书：①王运东，骆广生，刘谦.《传递过程原理》，北京：清华大学出版社，2002年②沙庆云.《传递原理》，大连：大连理工大学出版社，2003年教材2：陈洪钫，刘家祺.《化工分别过程》，北京：化学工业出版社，1995年参考书：贾绍义.《化工传质与分别过程》，北京：化学工业出版社，2001年（三）本课程的自学方法指导全面系统地学习教材内容，留意驾驭传递过程和分别过程中基本概念，基本原理，基本方程和解题方法，留意在运用上下功夫。动量,热量和质量传递之间的相互关系,规律和各自的特点要留意归纳，做到举一反三。留意传质分别过程的特性及传质分别操作的强化手段和分别设备的优化计算。l,本门课程分为两篇四部分内容第一篇分为三部分(1)动量传递建立动量传递方程组，介绍方程组礁层流,湍流中的应用。其应用是指在特定的条件下求解：流体的速度分布,应力分布及流量计算。介绍边界层概念和方程，湍流概念和方程。这部分内容是学习传递过程的基础，务必一开始就扎扎实实地加以驾驭。(2)热量传递在这部分内容中首先建立了热量传递方程组，接着在稳态,非稳态热传导和稳态层流,湍流传热领域绽开探讨。主要解决在定解条件下固体,流体内的温度分布,局部热量通量和总热流率。稳态导热中要驾驭一维导热例子(直角坐标和柱坐标)。在非稳态导热中留意对毕渥特数(Bi)的判别，驾驭集总热容法(Bi<0.1)，和无限大物体导热的高斯误差函数法，其它状况可采纳图解法计算。对沿板的精确解,近似解所导出的公式会正确运用，如利用公式求解温度分布,边界层层厚及热流通量。类比解主要是用在湍流传递中，其思想是利用较易得到的摩擦阻力系数类推得出湍流传热系数和湍流传质系数或是用对流传热系数类推出对流传质系数，类比解留意对J因数类似法的驾驭运用。(3)质量传递在上述部分基础上，进一步探讨了与化工生产最为亲密的质量传递，它是传递与分别过程间的桥梁。在这部分中建立了组元的质量传递方程，用于解决浓度分布问题，介绍了传质方式和原理，介绍了对流传质系数的定义和在层流,湍流下传质系数的求解公式。这部分内容在方程的建立，求解思路和所用的数学解法与(1)(2)部分雷同，学习时可留意借鉴上述知识。学完这部分内容后，留意全篇的融会贯穿,归纳整理。如每一部分开始都是建立各自的微分方程。三传的层流解,湍流解,类比解,图解等都可加以归纳。进行对比找出一些共性的规律。第二篇为独立一部分(4)分别过程该部分在(1),(2),(3)部分基础上，结合化工原理,化工热力学知识，探讨工业应用最广泛的精馏,汲取和萃取操作，同时对已获得工业应用目具有良好运用前景的膜分别技术等新型分别技术也做了简单介绍，这部分着重强调对基本概念,过程的选择,特性分析,设备计算的驾驭。从分别工程的共性动身，探讨各种分别方法的特征。强调将工程和工艺相结合的观点，以及设计和分析实力的训练。本篇的重点章节是十三,十四章。2,学习时结合化工原理,物理化学和化工热力学的知识，精确理解基本概念,定义。本课程所涉及的内容面广,概念多,所用数学手段多,部分内容较为抽象造成自学有肯定的难度。