江苏省自学考试《化工传递过程》考试大纲

时间:2024年04月27日作者:江苏教育考试网点击:次

(高纲1448)江苏省高等教育自学考试大纲

06115 化工传递过程

南京工业大学编

江苏省高等教育自学考试委员会办公室

　　I 课程的性质及要求

　　一、课程性质和特点

　　《化工传递过程》课程是我省高等教育自学考试化学工程专业的一门重要课程。化工传递过程是化工单元操作的基础，它注重从理论上揭示单元操作过程和设备的基本原理。结合特定的单元操作过程和设备深入研究其动量、能量、质量的传递实质和规律，建立数学模型及其求解方法，研究化工过程中的强度量分布和传递通量。本课程是化工过程研究，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二个基本目的。第一，深入了解和掌握传递过程的现象、机理和数学模型。第二，初步具备能运用所学的传递理论知识对化学工程的生产、实验、研究进行分析的基本能力，为从事化工类专业实际工作奠定必要的理论基础。

　　二、课程目标

　　学生在学习完本课程后，应能够掌握动量、热量、质量三种传递过程的基本原理、数学模型和三种传递过程的类似性;能够针对具体问题建立物理模型和数学模型;能够根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讨论;能够深入了解求解数学模型的常用解析方法和数值方法以及典型解;能够对简单问题的求解，并对现象进行分析。课程重点考核学生的实际应用及计算能力。

　　三、与相关课程的联系

　　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。

　　四、课程的重点和难点

　　本课程的重点内容是：掌握动量、热量、质量三种传递过程的基本原理、基本方程，理解方程各项的物理含义。

　　本课程的难点是：对简单的物理模型和现象进行分析，在分析、简化的基础上进行方程求解并对结果进行分析。

　　Ⅱ 考核目标

　　本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用以及综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。各能力层次的含义是：

　　识记(Ⅰ)：要求考生能够识别和记忆本课程中有关概念及规律的主要内容(如定义、定理、定律、表达式、公式、原理、重要结论、方法及特征、特点等)，并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。

　　领会(Ⅱ)：要求考生能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵及外延，理解概念、规律的确切含义，规律的适用条件，能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法;理解相关知识的区别和联系，并能根据考核的不同要求对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

　　简单应用(Ⅲ)：要求考生能够根据已知的知识和物理事实、条件，对问题进行论证，得出正确的结论。

　　综合应用(Ⅳ)：要求考生能够面对具体、实际的情境发现问题，并能探究解决问题的方法，建立合理的解释，，并根据结果得出结论，如分析、计算和论证等。

　　III 课程内容与考核要求

　　第一章传递过程传递概论

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生了解描述流体流动的一些术语及定义，流体平衡微分方程和静力学方程，传递过程的研究对象。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。

　　二、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：流体流动导论;动量、热量与质量传递的类似性;传递过程的衡算方法。总衡算内容不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：本章中有关传递过程常用的术语，可压缩流体与不可压缩流体区别。

　　领会：分子传递唯象律表达式、涡流传递唯象律表达式及各项物理意义。

　　应用：传递通量的表达式。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：动量、热量和质量的类似性和通量表达式。

　　本章难点：微分衡算。

　　第二章动量传递概论与动量传递微分方程

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求深刻理解并掌握：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、全导数的区别，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。

　　二、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。本章对描述流动问题的观点不做考核要求，对方程的推导过程不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：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使用场合。

　　领会：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。

　　应用：熟练掌握：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。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：连续性方程和运动方程的掌握。

　　本章难点：对奈维-斯托克斯方程的分析。物理量的时间导数。

　　第三章动量传递方程的若干解

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生了解，要求掌握动量传递方程在直角坐标、柱坐标和球坐标系下的方程表达式。

　　二、课程内容

　　本章介绍了与动量传递密切相关的摩擦系数定义，介绍了动量传递方程的具体二个典型例子：沿平板稳态层流和圆直管内稳态层流的解例。本章对爬流、势流、平面流和流函数内容不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：不同摩擦系数含义、定义式，动量传递方程。

　　领会：学会对具体问题的简化分析求解，理解和掌握例3-2至例3-7。

　　应用：动量传递方程的简化和速度分布和应力分布的计算。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：平壁间稳态层流，套管环隙间的稳态层流

　　本章难点：平壁间稳态层流，套管环隙间的稳态层流的求解及分析。

　　第四章边界层流动

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握边界层形成、发展、分离概念;掌握边界层积分动量方程的推导过程和边界层积分动量方程近似解具体的运用。

　　二、课程内容

　　本章介绍了边界层概念：边界层概念、边界层的形成过程、发展和分离的概念，边界层厚度定义;边界层积分动量方程的建立及求解;边界层积分动量方程解例。管道进口段的流体流动做一般了解。普朗特边界层方程推导及其精确解不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：边界层理论、边界层的形成、边界层的发展、边界层的分离、边界层厚度等概念，看懂图4-1、图4-2、图4-6;了解管道进口段的流体流动特点看懂图4-5。

　　领会：边界层积分动量方程的推导过程和方程近似解的运用，理解和掌握例4-4至例4-5。

　　应用：速度边界层概念，边界层积分动量方程近似解的具体运用，即，边界层厚度、速度分布、阻力的求解。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：速度边界层概念，边界层积分动量方程近似解的具体运用。

　　本章难点：边界层积分动量方程近似解的建立。

　　第五章湍流

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握湍流特点，掌握沿平板流动时湍流边界层方程及求解，掌握通用速度方程的运用。

　　二、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。本章对湍流时的运动方程推导过程做一般了解，对无界固体壁面上的湍流、量纲分析在动量传递中的运用不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：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。

　　领会：沿平板湍流流动时边界层方程，通用速度方程，理解和掌握例5-2，至5-4。

　　应用：通用速度方程解的具体运用，沿平板湍流流动时边界层方程解的具体运用。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：圆管中的通用速度分布与流动阻力，沿平板湍流的速度分布与流动阻力。

　　本章难点：圆管中的通用速度分布方程的建立与运用。

　　第六章热量传递概论与能量方程

　　一、学习目的与要求

　　通过本章学习要求学生掌握传热的三种基本方式及机理，掌握能量微分方程的运用。

　　二、课程内容

　　本章介绍了热量传递的基本方式，直角坐标下的能量微分方程的建立，柱、球坐标系下能量微分方程形式。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：传热的三种方式。

　　领会：不同坐标系下的能量方程表达式，根据已知边界条件或者根据情况列出边界条件对能量微分方程进行简化。理解和掌握例6-1，例6-2。

　　应用：能量微分方程的简化。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：传热的三种基本方式及机理，能量方程的使用。

　　本章难点：以温度表示的能量微分方程的掌握。

　　第七章热传导

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握一维稳态热传导、不稳态热传导、不稳态热传导速算图及多维热传导--New mare法则。

　　二、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(New mare法则)。本章对一维稳态热传导做一般了解，对二维稳态热传导、一维不稳态导热的数值解不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：毕涡特数Bi(Biot Number)的定义及物理意义;三类边界条件的分类、识别、互相转换关系;各坐标系下的速算图的运用及图中各个参数的含义。

　　领会：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的使用，理解和掌握例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。

　　应用：集总热容法的判别和正确运用;无限大物体不稳态导热的判别和计算;对大平板的不稳态导热要求会正确使用速算图求解。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：一维非稳态导热的典型模型的方程及解例。

　　本章难点：一维非稳态导热典型模型的判别。

　　第八章对流传热

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握对流传热在工程技术中的重要地位。掌握对流传热机理、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。

　　二、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，解释对流传热的机理，探讨对流传热的基本规律，并重点研究对流传热系数的计算。本章对管内层流传热的理论分析，层流传热精确解做一般了解，对自然对流和管内对流传热的量纲分析内容不作考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：温度边界层概念，看懂图8-1，图8-2，图8-3，图8-4，图8-6，领会传递类似律的含义(尤其是对柯尔本类似律)、混合边界层概念。

　　领会：对流传热系数的定义，掌握例8-2，例8-3，例8-8。

　　应用：理解和掌握平板壁面上层流和湍流的对流传热系数和传热速率的计算。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：沿平板壁面上层流和湍流的对流。

　　本章难点：管内湍流的类似律。

　　第九章质量传递概论与传质微分方程

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握质量传递的基本概念;质量传递的微分方程。

　　二、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知识点。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：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。

　　领会：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、速度和通量的互相转换关系;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。

　　应用：通量与对应速度的关系，不同基准之间的转换方法。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：传质微分方程。

　　本章难点：传质速度与通量的关系，主体流动现象。

　　第十章分子传质 (扩散)

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握学会气、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。

　　二、课程内容

　　本章介绍了在不流动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。介绍了在气体中的扩散、液体中的扩散及固体中的扩散。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：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。

　　领会：气体、液体、固体分子扩散机理，浓度分布和通量的计算，理解和掌握例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。

　　应用：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。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：气体中的分子稳态扩散过程及扩散通量计算。

　　本章难点：伴有化学反应的分子扩散过程。

　　第十一章对流传质

　　一、学习目的与要求

　　通过本章的学习要求学生掌握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，掌握对流传质模型(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。

　　二、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、速度边界层的区别;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。本章对壁面层流精确解，有壁面速度影响的传质不做考核要求。

　　三、考核知识点与考核要求

　　识记：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。

　　领会：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，理解和掌握图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。

　　应用：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。

　　四、本章重点、难点

　　本章重点：平板壁面上的对流传质近似解。

　　本章难点：对流传质模型。

　　第十二章多种传递同时进行的过程

　　本章不做考核要求。

　　Ⅳ 关于大纲的说明与考核实施要求

　　一、自学考试大纲的目的和作

　　课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。

　　课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助学组织进行自学辅导的依据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。

　　二、课程自学考试大纲与教材的关系

　　课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。考试内容在教材有全部体现。

　　大纲与教材所体现的课程内容基本一致;大纲的课程内容和考核知识点，教材里均有体现。教材里有的内容，大纲里就不一定体现。

　　三、关于自学教材

　　《化工传递过程基础》是普通高等教育“十一五”国际级规划教材，是国内使用最为广泛的传递过程教材。由陈涛、张国亮主编，化学工业出版社(第三版)，2009.5，2012年7月印刷。

　　四、关于自学要求和自学方法的指导

　　本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。

　　为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在章节的基本要求中一般也指明了章节内容的重点和难点。

　　五、应考指导

　　1. 如何学习

　　很好的计划和组织是你学习成功的法宝。如果你正在接受培训学习，一定要跟紧课程并完成作业。为了在考试中做出满意的回答，你必须对所学课程内容有很好地理解。使用“时间计划表”来监控你的学习进展。你阅读课本时可以做读书笔记。如有需要重点注意的内容，可以用彩笔来标注。如：红色代表重点;绿色代表需要深入研究的领域;黄色代表可以运用在工作之中。可以在空白处记录相关网站，文章。

　　2. 如何考试

　　卷面整洁非常重要。书写工整，段落与间距合理，卷面整洁有助于教师评分，教师只能为他能看懂的内容打分。回答所提出问题，要回答问题的要点、关键词，避免超过问题的范围

　　3. 如何处理紧张情绪

　　正确处理对失败的惧怕，要正面思考。如果可能，请教已经通过该科目考试的人，问他们一些问题。做深呼吸放松，这有助于使头脑清醒，缓解紧张情绪。考试前合理膳食，保持旺盛精力，保持冷静。

　　4. 如何克服心理障碍

　　这是一个普遍问题!如果你在考试中出现这种情况，试试下列方法：使用“线索”纸条。进入考场之前，将记忆“线索”记在纸条上，但你不能将纸条带进考场，因此当你阅读考卷时，一旦有了思路就快速记下。按自己的步调进行答卷。为每个考题或部分分配合理时间，并按此时间安排进行。

　　六、对社会助学的要求

　　要针对重点章、次重点章和一般章节分别提出自学或助学的基本学时建议和要求，在助学活动中应注意的问题。要强调注意正确引导、把握好助学方向，正确处理学习知识和提高能力的关系。特别要注意对历年考卷的分析。

　　七、对考核内容的说明

　　1. 本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按三个或四个认知层次确定其考核要求。

　　2. 课程分为三部分，分别识记、领会、应用，考试试卷中所占的比例大约分别为：20%、30%、50%。

　　八、关于考试命题的若干规定

　　1.指出考试的方法，考试时间的长度。对本课程考试要携带必要的工具等，应做出明确具体的规定。

　　2.本大纲各章所规定的基本要求、知识点及知识点下的知识细目，都属于考核的内容。考试命题既要覆盖到章，又要避免面面俱到。要注意突出课程的重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。

　　3.命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题目，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。

　　4.本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记占20%，领会占30%，简单应用占30%，综合应用占20%。

　　5.要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2:3:3:2。

　　必须注意试题的难易程度与能力层次有一定的联系，但二者不是等同的概念。在各个能力层次中对于不同的考生都存在着不同的难度。在大纲中要特别强调这个问题，应告诫考生切勿混淆。

　　6.课程考试命题的主要题型有单项选择题、填空题、名词解释题、简答题和计算题。

　　附录题型举例

　　一、选择题

　　1.下列哪个关于不可压缩流体的选项是正确的( )