GATE化工工程大綱

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科目程式碼：CH

課程結構

課程大綱

A部分：工程數學

單元1：線性代數

• 矩陣代數
• 線性方程組
• 特徵值
• 特徵向量

單元2：微積分

• 單變數函式
• 極限
• 連續性和可微性
• 泰勒級數，中值定理
• 定積分和反常積分的計算
• 偏導數
• 全導數
• 最大值和最小值
• 梯度
• 散度和旋度
• 向量恆等式
• 方向導數
• 線積分，面積分和體積分
• 斯托克斯
• 高斯和格林定理

單元3：微分方程

• 一階方程（線性與非線性）
• 常係數高階線性微分方程
• 柯西和尤拉方程
• 初值問題和邊值問題
• 拉普拉斯變換
• 一維熱傳導方程，波動方程和拉普拉斯方程的解

單元4：複變函式

• 複數
• 複數的極座標形式
• 三角不等式

單元5：機率與統計

• 機率和抽樣定理的定義
• 條件機率
• 均值，中位數，眾數和標準差
• 隨機變數，泊松，正態和二項分佈
• 線性迴歸分析

單元6：數值方法

• 線性方程組和非線性代數方程的數值解
• 梯形法則和辛普森法則求積分
• 微分方程數值解的單步法和多步法

B部分：過程計算和熱力學

• 穩態和非穩態質量和能量平衡，包括多相-
  • 多組分
  • 反應和非反應系統
• 使用聯絡組分-
  • 迴圈
  • 旁路
  • 排空計算
• 吉布斯相律和自由度分析

熱力學第一定律和第二定律

• 第一定律在封閉系統和開放系統中的應用
• 第二定律和熵
• 純物質的熱力學性質
• 狀態方程和剩餘性質-
  • 混合物的性質偏摩爾性質
  • 逸度
  • 過剩性質
  • 活度係數
• 相平衡-
  • 預測系統的VLE
  • 化學反應平衡

C部分：流體力學和機械操作

• 流體靜力學

• 牛頓流體和非牛頓流體

• 殼體平衡，包括伯努利方程和能量平衡的微分形式

• 宏觀摩擦係數

• 量綱分析和相似性

• 管道系統中的流動

• 流量計

• 泵和壓縮機

• 基本邊界層理論

• 繞浸沒物體流動，包括填充床和流化床

• 湍流

• 脈動速度

• 通用速度剖面

• 壓降

• 粒徑和形狀

• 粒度分佈

• 固體顆粒的尺寸減小和分類

• 自由沉降和受阻沉降

• 離心機和旋風分離器

• 濃縮和分類，過濾，攪拌和混合

• 固體輸送

D部分：傳熱

• 穩態和非穩態熱傳導
• 對流和輻射
• 熱邊界層和傳熱係數
• 沸騰，凝結和蒸發
• 各種換熱器和蒸發器的型別及其過程計算
• 雙管換熱器和管殼式換熱器的設計
• 單效和多效蒸發器

E部分：傳質

• 菲克定律
• 流體中的分子擴散
• 傳質係數
• 薄膜
• 滲透
• 表面更新理論
• 動量，熱量和質量傳遞類比
• 分級接觸和連續接觸以及級效率
• HTU和NTU概念-
  • 蒸餾，吸收，浸出，液-液萃取，乾燥，加溼，除溼和吸附裝置的設計和操作
  • 吸收
  • 浸出
  • 液-液萃取
  • 乾燥
  • 加溼
  • 除溼
  • 吸附

F部分：化學反應工程

• 反應速率理論
• 均相反應動力學
• 動力學資料的解釋
• 理想反應器中的單反應和多反應
• 非理想反應器
• 停留時間分佈
• 單引數模型
• 非等溫反應器
• 多相催化反應動力學
• 催化中的擴散效應

G部分：儀表與過程控制

• 過程變數的測量
• 感測器
• 感測器和其動態特性
• 過程建模和線性化
• 傳遞函式和各種系統的動態響應
• 具有反響的系統
• 過程反應曲線
• 控制器模式（P，PI和PID）
• 控制閥
• 閉環系統的分析，包括穩定性
• 頻率響應
• 控制器整定
• 級聯控制和前饋控制

H部分：工廠設計與經濟

• 過程經濟學和成本估算的原理，包括折舊和總年化成本

• 成本指數

• 投資回報率

• 投資回收期

• 折現現金流

• 過程設計和化學工程裝置（如壓縮機，換熱器，多級接觸器）的最佳化和尺寸確定

• 換熱器

• 多級接觸器

I部分：化學工藝

• 無機化學工業（硫酸，磷酸，氯鹼工業）

• 化肥（氨，尿素，過磷酸鈣和磷酸二氫銨）

• 天然產品工業（紙漿和造紙，糖，油脂和脂肪）

• 煉油和石化

• 聚合工業（聚乙烯，聚丙烯，PVC和滌綸合成纖維）

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