2019年兰州理工大学石化学院博士研究生招生考试大纲

科目名称：传热学

层次：博士

考试科目代码：2710     

适用招生专业：制冷及低温工程；化工过程机械；工程热物理；热能工程。

考试主要内容：

一、绪论

 1、热量传递的三种基本方式。

 2、传热过程和传热系数。

 3、傅里叶定律的热力学基础及局限性。

二、导热基本定律及稳态导热

 1、导热基本定律和导热微分方程。

 2、平壁、园筒壁、球壳的一维导热问题。

 3、肋片的一维导热及变截面物体的导热。

 4、具有内热源的导热。

三、非稳态导热

 1、非稳态导热的基本概念。

 2、集总参数法。

 3、一维、二维、三维非稳态导热的求解。

四、导热问题的数值解法

 1、导热问题数值求解的基本思路及节点离散方程的建立和求解。

 2、稳态导热问题的数值解法。

五、对流换热

 1、牛顿冷却公式、影响对流换热的因素。

 2、流动边界层、热边界层概念。

 3、相似性质、相似准则、相似准则间的关系、判别相似的条件。

 4、对流换热的量纲分析法。

 5、管内强迫对流换热、外掠圆管强迫对流换热、自然对流换热。

六、凝结与沸腾换热

1、凝结换热现象。

 2、膜状凝结分析解及实验关联式。

 3、影响膜状凝结的因素。

 4、沸腾换热现象及沸腾换热计算式。

 5、影响沸腾换热的因素。

七、辐射换热

 1、热辐射的基本概念及热辐射的本质。

 2、黑体辐射的基本概念及基本定律。

 3、实际物体辐射和吸收的基本概念及基尔霍夫定律。

 4、角系数定义、角系数的相对性、角系数的完整性、角系数的计算、黑体间辐射换热的计算。

 5、有效辐射、表面热阻、空间热阻的概念、特殊放置的两灰体表面间的辐射换热、辐射屏、复杂系统的辐射换热的计算。

建议参考书目：

[1]《传热学》，杨世铭、陶文铨主编，北京：高等教育出版社，1998年（第3版）。

[2]《传热学重点难点及典型题精解》，王秋旺主编，西安：西安交通大学出版社，2001年。

科目名称：过程装备设计

层次：博士

考试科目代码：3819 

适用招生专业：化工过程机械

考试主要内容：

一、化工容器设计概论

1、化工容器设计的基本要求和化工容器的质量保证

2、压力容器设计规范

二、中低压容器设计

1、回转薄壳的无力矩理论

2、无力矩理论的基本方程

3、典型薄壁容器薄膜应力及变形

4、无力矩理论的应用条件

5、回转薄壳的有力矩理论

6、平板理论

7、内压薄壁容器的工程设计

8、封头设计

9、法兰设计

三、压力容器总体设计问题

1、开孔补强设计

2、鞍式支座设计

3、焊接结构设计

四、外压容器设计

1、外压容器失稳

2、外压圆筒临界压力

3、外压容器工程设计

五、高压容器设计

1、厚壁圆筒的应力分析

2、高压容器的工程设计

3、高压密封结构

4、超高压容器设计

六、化工容器设计技术进展

1、压力容器分析设计

2、应力分类及应力强度

七、塔设备

1、塔设备结构设计

2、塔设备强度设计

八、换热设备

1、换热设备结构设计

2、换热设备强度设计

建议参考书目：

[1]《化工容器设计》，王志文主编，北京：化学工业出版社，2005年（第三版）。

[2]《化工设备设计》，聂清德主编，北京：化学工业出版社，2002年。

科目名称：制冷与低温原理

层次：博士

考试科目代码：3821 

适用招生专业：制冷及低温工程

考试主要内容：

一、制冷方法

1、物质相变制冷

2、气体膨胀制冷

3、绝热放气制冷

二、蒸汽压缩制冷

1、单级蒸汽压缩制冷

2、多级蒸汽压缩制冷

3、蒸汽压缩制冷中的制冷剂

三、吸收式制冷

1、溴化锂吸收式制冷机

2、氨吸收式制冷机

四、液态低温工质的制取

1、低温工质的性质

2、气体液化循环

五、气体的低温分离

1、气体组成及气液相平衡

2、气体精馏

建议参考书目：

[1]《制冷与低温技术原理》，吴业正编，北京：高等教育出版社，2004。

[2]《制冷与低温原理》，陈光明、陈国邦主编，北京：机械工业出版社，2006年。

科目名称：工程热力学

层次：博士

考试科目代码：

适用招生专业: 化工过程机械,制冷及低温工程,流体机械及工程,工程热物理，热能工程，动力机械及工程，流体机械及工程

考试主要内容：

一、基本概念

1、工质、系统、状态、过程、循环

2、温度、压力、比容、功、热量

二、理想气体

1、理想气体及其混合物的性质

2、理想气体的基本热力过程

三、水蒸气

1、水和蒸汽的性质

2、水蒸气的热力过程

四、湿空气

1、湿空气的性质

2、湿空气的热力过程

五、热力学第一定律

1、热力学第一定律的本质

2、流动功、膨胀功、技术功、内部功、轴功的概念及相互关系

3、热力学第一定律表达式及应用

六、热力学第二定律

1、 热力学第二定律的两种表述

2、卡诺循环和卡诺定理

3、 熵和熵方程式

4、第二定律数学表达式

七、气体流动

1、稳定流动的基本方程式

2、喷管内气体的流动

3、绝热节流

八、压气机

1、活塞式压气机

2、叶轮式压气机

九、动力循环

1、活塞式内燃机循环

2、燃气轮机装置循环

3、蒸汽动力装置循环

十、制冷循环　　

1、逆卡诺循环、空气压缩制冷循环、制冷系数、制冷量，回热式压缩空气制冷循环；

2、蒸汽压缩制冷循环、各状态点参数确定、制冷系数、供热系数、制冷量、供热量。

建议参考书目：

[1] 沈维道，童钧耕主编.工程热力学.第4版.北京：高等教育出版社，2007。

科目名称：化工流体力学

层次：博士

考试科目代码：

适用招生专业: 化工过程机械,制冷及低温工程,流体机械及工程,工程热物理，热能工程，动力机械及工程，流体机械及工程

考试主要内容：

一、流体及其物理性质 

1、作用在流体上的力。

2、流体的主要力学性质。

3、流体的粘性定律。

二、流体静力学基础 

1、流体静压强的基本平衡微分方程式。

2、流体静压强的分布规律及应用。

3、重力场中流体的平衡

4、液体的相对平衡。

三、流体动力学基础 

1、研究流体运动的两种方法。

2、恒定流连续性方程。

3、恒定流能量方程及动量方程。

4、能量方程及动量方程的应用。

四、量纲分析与相似理论 

1、动力相似准则。

2、量纲分析法的应用。

五、管流损失和水力计算 

1、流体管内流动的能量损失。

2、圆管中的层流和紊流流动。

3、沿程损失和局部阻力损失。

4、管道流动的水力计算。

5、孔口与管嘴出流。

六、边界层和绕流阻力 

1、层流边界层的微分方程。

2、曲面边界层的分离现象。

3、绕过圆柱体的流动卡门涡街。

七、理想流体平面势流

1、微分形式的连续方程。

2、有旋流动和无旋流动。

3、斯托克斯定理和亥姆霍兹定理。

4、有势流动。

5、几种简单的不可压缩流体平面流动

建议参考书目：

[1]《工程流体力学》，孔珑主编，北京：中国电力版社，2014年（第4版）

科目名称：高等反应工程

层次：博士

考试科目代码：3846 

适用招生专业：化学工程 化学工艺 应用化学 材料化学工程 环境与生物化工 

考试主要内容：

一、复杂化学反应体系的定量表征

1、反应体系的化学计量学分析

2、反应体系的化学平衡分析

3、反应动力学及其数学描述

4、反应动力学的实验研究方法

二、理想均相反应器分析

1、理想间歇反应器

2、理想连续流动反应器

3、全混流反应器的热稳定性

三、化学反应器中的混合现象

1、宏观混合和微观混合

2、返混及其对反应的影响

3、非理想连续流动反应器

4、物系聚集状态对化学反应的影响

5、化学反应器的预混合问题

四、外部传递过程对非均相催化反应的影响

1、非均相催化反应动力学的表达方式

2、外部传递过程的模型化

3、外部传递对反应结果的影响表征

五、内部传递对气固相催化反应过程的影响

1、流体在多孔介质内的有效扩散系数

2、内部传递对气固相催化反应过程的影响

3、外部传递和内部传递的综合影响

六、固定床反应器

1、固定床中的传递过程

2、拟均相一维模型的求解

3、固定床反应器的热特性

七、流化床反应器

1、气固流态化现象

2、流化床反应器的模型化

八、气液反应与反应器

1、气液吸收过程的物理模型

2、液膜内的气液反应过程模型

3、气液相反应器的分类和选型

4、气液相反应器的设计计算

建议参考书目：

[1] 程振民、朱开宏、袁渭康，高等反应工程教程[M]，上海：华东理工大学出版社，2010。

[2] 朱开宏、袁渭康，化学反应工程分析[M] ，北京：高等教育出版社，2002。

[3]朱开宏，工业反应过程分析导论[M]，北京：中国石化出版社，2003。

科目名称：高等化工热力学

层次：博士

考试科目代码：2712

适用招生专业: 化学工程与技术 化工过程技术与系统工程

考试主要内容：

一、化工热力学概论

（1）化工热力学的范畴

（2）化工热力学在化工中的重要性

（3）化工热力学的任务和主要研究内容

（4）化工热力学处理问题的方法

二、流体的PVT关系

（1）纯流体的P-V-T关系

（2）真实流体的状态方程

（3）对比态原理

（4）普遍化状态方程

（5）真实流体混合物的P-V-T关系

（6）液体的P-V-T关系

三、纯流体的热力学性质

（1）热力学性质间的关系

（2）热力学性质的计算

（3）热力学性质图表

四、溶液的热力学性质

（1）均相敞开系统的热力学基本关系

（2）偏摩尔性质

（3）混合性质

（4）逸度和逸度系数

（5）理想溶液

（6）活度和活度系数

（7）超额性质

（8）活度系数模型

五、相平衡

（1）相平衡的判据与相律

（2）汽液平衡的相图

（3）汽液平衡计算

六、化工过程能量分析

（1）热力学第一定律与能量平衡方程

（2）热力学第二定律与熵方程

（3）理想功、损失功及热力学效率

（4）有效能

七、压缩、膨胀、动力循环和制冷循环

（1）气体的压缩

（2）气体的膨胀

（3）蒸汽动力学循环

（4）制冷循环

建议参考书目：

[1]冯新、宣爱国、周彩荣等，化工热力学[M]，北京：化学工业出版社，2009。

[2]高光华，高等化工热力学[M]，北京：清华大学出版社，2010。

科目名称：高等物理化学

层次：博士

考试科目代码：2713 

适用招生专业：化学工程与技术；应用化学；化学工艺。

考试主要内容：

一、基础热力学和拓展

1、热力学第一、二、三定律的表述及数学表达式及三个判据，了解热力学第零定律。

2、熵判据，自由能判据和吉布斯函数判据对过程方向的判断及平衡条件。

3、热力学基本方程式，对应系数方程（8个）麦克斯韦方程（4个）。

4、自由能A ( T, V ) 和吉布斯函数G ( T, p )作为 特性函数时热力学函数（内能、熵）的确定。

二、非平衡态热力学

1、定态和平衡态、不可逆过程的力和流、熵流和熵产生、线性唯象方程、局域平衡假设。

2、对称性限制—昂色格倒易关系、小熵产生原理、耗散结构。

三、统计热力学

1、统计系统的分类、统计方法的分类、统计热力学的基本假定。

2、微观状态数、概然分布、简并度、Boltzmann分布、配分函数的定义、配分函数的分离。

3、原子核、电子、分子平动、分子转动、分子振动配分函数的计算，离（定）域系统配分函数与热力学函数的关系，平动、转动、振动对热力学函数的贡献。

4、单原子分子配分函数对热力学函数的贡献和计算，双原子分子转动、振动配分函数的计算。

四、单元系的相变热力学和相变动力学

1、均匀系统的热动平衡条件和平衡的稳定性条件，热动平衡判据。

2、开系的热力学基本方程，巨热力学势，单元系的复相平衡条件，单元复相系平衡性质的描述及特点。

3、克拉珀龙(Clapeyron)方程，一般物质的p、T相图分析，临界点、等温线分析及Maxwell等面积法则。

4、曲面上的蒸汽压与平面上的饱和蒸汽压的关系，各级相变的特点。

5、温度、压力和浓度对相变过程的影响，相变的分类、相变过程的不平衡态及亚稳态。

6、均匀成核的动力学；晶体生长过程动力学。晶核形成的热力学条件，非均匀成核动力学，液-液分相的基本原理及亚稳区不稳区的划分。

五、动力学基础概述和拓展

1、动力学中反应速率、基元反应、总包反应及动力学方程的形式。

2、复杂反应动力学方程的建立。

六、多相催化动力学

1、多相催化反应的步骤、简单气固催化动力学。

2、物理吸附和化学吸附的特点、多相催化的两个理论、吸附等温线。

3、温度对吸附的影响、双分子反应的两种历程；复杂多相反应催化动力学。

4、光催化反应原理。

七、介观体系

1、介观体系的研究范畴，纳米材料的性质和常用的形态表征方法，纳米粒子的气相法、液相法、固相法合成方法。

2、溶胶-凝胶方法、水热反应法、化学沉淀法、微乳液法等制备方法和原理。

3、纳米粒子的表面改性目的和方法。

八、电化学储能器件

1、超级电容器的基本原理，分类，性能特点。

2、锂离子二次电池的基本原理，一般电化学测试方法。

建议参考书目：

[1]《高等物理化学》，司云森主编；殷晓玲，王月平编，北京科学出版社，研究生教育“十二五”规划教材，2015.6。

[2]《高等物理化学》，刘寿长，河南医科大学，郑州大学出版社，2005。

科目名称：传递过程原理

层次：博士

考试科目代码：  

适用招生专业：化学工程；化学工艺；应用化学；材料化学工程；环境与生物化工。

考试主要内容：

一、绪论

 1、传递过程的三种基本方式。

 2、三传类比。

 3、衡算方法。

二、流体流动的机理与模型化

 1、流体流动系统内部动量、热量和质量的传递规律。

 2、连续性方程、运动方程和能量方程的推导过程。

 3、运动方程、能量方程和组分A的质量传递方程之间的类比。

 4、建立粘性流体流动的微分方程的依据的基本定律。

三、不可压缩流体运动的若干解

 1、动量传递方程组在直角坐标和柱坐标系下的具体运用。

 2、稳态层流时沿平板和圆管内的速度分布求解。

四、边界层理论

 1、边界层的基本概念，以及边界层的形成过程。

 2、粘性不可压缩流体的层流边界层方程。

3、半无限长平板的层流边界层的布拉修斯解。

4、卡门动量积分关系式

五、湍流

 1、湍流概念、均时化思想、混合长、通用速度等概念。

 2、运用沿平板、沿圆管湍流流动的计算公式。

六、热量传递及其微分方程

1、热传导、对流传热、辐射传热的定义及热通量的表达式。

 2、热量传递的一般过程和特点。

 3、能量方程的各种表达式。

七、热传导

 1、一维导热问题的数学分析方法求解。

 2、稳态、不稳态热传导两类问题的求解。

八、对流传热

1、对流传热机理及对流传热系数的定义；温度边界层概念。

2、层流下沿板传热的精确解和近似解。

九、质量传递及其微分方程

1、传质过程的分子扩散和对流传质机理。

2、分子扩散微分方程；传质边界层概念。

十、传质边界层及对流传质理论

1、湍流传热的类比解和近似解以及各个方程的应用范围和正确计算。

建议参考书目：

　[1]陈涛、张国亮，主编，化工传递过程基础[M]3版，北京：化学工业出版社，2009。

[2]戴干策、任德呈、范自晖，传递现象导论[M]2版，北京：化学工业出版社，2014。