GATE化工工程大纲

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科目代码：CH

课程结构

课程大纲

A部分：工程数学

单元1：线性代数

• 矩阵代数
• 线性方程组
• 特征值
• 特征向量

单元2：微积分

• 单变量函数
• 极限
• 连续性和可微性
• 泰勒级数，中值定理
• 定积分和反常积分的计算
• 偏导数
• 全导数
• 最大值和最小值
• 梯度
• 散度和旋度
• 向量恒等式
• 方向导数
• 线积分，面积分和体积分
• 斯托克斯
• 高斯和格林定理

单元3：微分方程

• 一阶方程（线性与非线性）
• 常系数高阶线性微分方程
• 柯西和欧拉方程
• 初值问题和边值问题
• 拉普拉斯变换
• 一维热传导方程，波动方程和拉普拉斯方程的解

单元4：复变函数

• 复数
• 复数的极坐标形式
• 三角不等式

单元5：概率与统计

• 概率和抽样定理的定义
• 条件概率
• 均值，中位数，众数和标准差
• 随机变量，泊松，正态和二项分布
• 线性回归分析

单元6：数值方法

• 线性方程组和非线性代数方程的数值解
• 梯形法则和辛普森法则求积分
• 微分方程数值解的单步法和多步法

B部分：过程计算和热力学

• 稳态和非稳态质量和能量平衡，包括多相-
  • 多组分
  • 反应和非反应系统
• 使用联络组分-
  • 循环
  • 旁路
  • 排空计算
• 吉布斯相律和自由度分析

热力学第一定律和第二定律

• 第一定律在封闭系统和开放系统中的应用
• 第二定律和熵
• 纯物质的热力学性质
• 状态方程和剩余性质-
  • 混合物的性质偏摩尔性质
  • 逸度
  • 过剩性质
  • 活度系数
• 相平衡-
  • 预测系统的VLE
  • 化学反应平衡

C部分：流体力学和机械操作

• 流体静力学

• 牛顿流体和非牛顿流体

• 壳体平衡，包括伯努利方程和能量平衡的微分形式

• 宏观摩擦系数

• 量纲分析和相似性

• 管道系统中的流动

• 流量计

• 泵和压缩机

• 基本边界层理论

• 绕浸没物体流动，包括填充床和流化床

• 湍流

• 脉动速度

• 通用速度剖面

• 压降

• 粒径和形状

• 粒度分布

• 固体颗粒的尺寸减小和分类

• 自由沉降和受阻沉降

• 离心机和旋风分离器

• 浓缩和分类，过滤，搅拌和混合

• 固体输送

D部分：传热

• 稳态和非稳态热传导
• 对流和辐射
• 热边界层和传热系数
• 沸腾，凝结和蒸发
• 各种换热器和蒸发器的类型及其过程计算
• 双管换热器和管壳式换热器的设计
• 单效和多效蒸发器

E部分：传质

• 菲克定律
• 流体中的分子扩散
• 传质系数
• 薄膜
• 渗透
• 表面更新理论
• 动量，热量和质量传递类比
• 分级接触和连续接触以及级效率
• HTU和NTU概念-
  • 蒸馏，吸收，浸出，液-液萃取，干燥，加湿，除湿和吸附设备的设计和操作
  • 吸收
  • 浸出
  • 液-液萃取
  • 干燥
  • 加湿
  • 除湿
  • 吸附

F部分：化学反应工程

• 反应速率理论
• 均相反应动力学
• 动力学数据的解释
• 理想反应器中的单反应和多反应
• 非理想反应器
• 停留时间分布
• 单参数模型
• 非等温反应器
• 多相催化反应动力学
• 催化中的扩散效应

G部分：仪表与过程控制

• 过程变量的测量
• 传感器
• 传感器和其动态特性
• 过程建模和线性化
• 传递函数和各种系统的动态响应
• 具有反响的系统
• 过程反应曲线
• 控制器模式（P，PI和PID）
• 控制阀
• 闭环系统的分析，包括稳定性
• 频率响应
• 控制器整定
• 级联控制和前馈控制

H部分：工厂设计与经济

• 过程经济学和成本估算的原理，包括折旧和总年化成本

• 成本指数

• 投资回报率

• 投资回收期

• 折现现金流

• 过程设计和化学工程设备（如压缩机，换热器，多级接触器）的优化和尺寸确定

• 换热器

• 多级接触器

I部分：化学工艺

• 无机化学工业（硫酸，磷酸，氯碱工业）

• 化肥（氨，尿素，过磷酸钙和磷酸二氢铵）

• 天然产品工业（纸浆和造纸，糖，油脂和脂肪）

• 炼油和石化

• 聚合工业（聚乙烯，聚丙烯，PVC和涤纶合成纤维）

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