2025年藥學化工原理題庫及答案一、選擇題1.某藥廠用Φ57mm×3.5mm的鋼管輸送70℃的酒精溶液（密度800kg/m3，黏度0.4mPa·s），流量為6m3/h，管內(nèi)流動形態(tài)為（）。A.層流B.過渡流C.湍流D.無法判斷2.離心泵在啟動前未灌泵，會導致（）。A.流量過大B.氣縛現(xiàn)象C.汽蝕現(xiàn)象D.揚程過高3.某制藥廠采用列管式換熱器加熱藥液，管程為120℃的飽和蒸汽，殼程為20℃的藥液（比熱容4.2kJ/(kg·℃)）。若蒸汽側(cè)對流傳熱系數(shù)遠大于藥液側(cè)，則總傳熱系數(shù)K約等于（）。A.蒸汽側(cè)對流傳熱系數(shù)B.藥液側(cè)對流傳熱系數(shù)C.兩者的調(diào)和平均D.兩者的算術平均4.精餾操作中，若進料熱狀態(tài)參數(shù)q=1.2，則進料為（）。A.冷液體B.飽和液體C.氣液混合物D.飽和蒸汽5.板框壓濾機過濾某藥物懸浮液時，若過濾壓差增加1倍（濾餅不可壓縮），則過濾速率變?yōu)樵瓉淼模ǎ?。A.2倍B.√2倍C.4倍D.1/2倍二、填空題1.伯努利方程的適用條件是________、________、不可壓縮流體的穩(wěn)定流動。2.離心泵的揚程是指________，其單位為________（用國際單位表示）。3.對流傳熱的牛頓冷卻公式為________，其中關鍵參數(shù)是________。4.精餾塔操作中，全回流時理論板數(shù)最________；最小回流比時理論板數(shù)最________。5.干燥過程中，物料的臨界含水量與________、________（至少列出兩項）有關。三、計算題1.（物料衡算）某藥廠用連續(xù)精餾塔分離乙醇-水混合液，進料量為1000kg/h，進料中乙醇質(zhì)量分數(shù)為30%（密度800kg/m3），塔頂產(chǎn)品乙醇質(zhì)量分數(shù)為90%，塔底產(chǎn)品乙醇質(zhì)量分數(shù)為5%。試求：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量流量（kg/h）；（2）若進料為飽和液體，進料摩爾流量（kmol/h）（乙醇摩爾質(zhì)量46g/mol，水摩爾質(zhì)量18g/mol）。2.（流體流動阻力）某藥廠用水平鋼管（Φ89mm×4mm，絕對粗糙度0.2mm）輸送20℃的葡萄糖溶液（密度1050kg/m3，黏度1.2mPa·s），管長50m，流量為15m3/h。已知局部阻力系數(shù)總和為8.5，試計算：（1）管內(nèi)流速（m/s）；（2）雷諾數(shù)并判斷流態(tài)；（3）總壓頭損失（m液柱）。3.（傳熱計算）某列管式換熱器用于預熱注射用水，殼程為130℃的飽和蒸汽（汽化潛熱2178kJ/kg），管程為20℃的水（流量5000kg/h，比熱容4.2kJ/(kg·℃)），要求出口溫度升至80℃。若總傳熱系數(shù)K=1500W/(m2·℃)，忽略熱損失，試求：（1）蒸汽消耗量（kg/h）；（2）換熱器的傳熱面積（m2）（對數(shù)平均溫差按逆流計算）。4.（過濾計算）某壓濾機過濾青霉素發(fā)酵液，恒壓過濾1h得濾液4m3，若過濾介質(zhì)阻力可忽略，濾餅壓縮指數(shù)s=0，試求：（1）過濾2h可得濾液總體積（m3）；（2）若操作壓差提高至原來的2倍，過濾1h可得濾液體積（m3）。四、簡答題1.簡述離心泵安裝高度過高可能導致的問題及原因。2.精餾操作中，若回流比小于最小回流比，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何調(diào)整？3.比較并解釋間壁式換熱器中并流和逆流的優(yōu)缺點（從傳熱推動力、設備成本角度）。4.干燥過程中，物料表面溫度在恒速干燥階段為何接近空氣的濕球溫度？5.簡述板框壓濾機的工作流程及適用場合（針對藥學領域）。答案一、選擇題1.C（計算管徑d=57-2×3.5=50mm=0.05m，流速u=4V/(πd2)=4×6/(3600×π×0.052)≈0.849m/s，雷諾數(shù)Re=duρ/μ=0.05×0.849×800/(0.4×10?3)=84900>4000，湍流）2.B（未灌泵時泵內(nèi)有空氣，密度小，葉輪無法形成足夠真空，無法吸液，即氣縛）3.B（總傳熱系數(shù)K≈1/(1/α?+1/α?)，α?>>α?時，K≈α?）4.A（q>1為冷液體，q=1為飽和液體，0<q<1為氣液混合物，q=0為飽和蒸汽，q<0為過熱蒸汽）5.B（不可壓縮濾餅s=0，過濾速率與√Δp成正比，Δp加倍則速率變?yōu)椤?倍）二、填空題1.理想流體（無黏性）；同一流線（或同一管道截面）2.單位質(zhì)量流體獲得的機械能；m（或J/kg）3.Q=αAΔt；對流傳熱系數(shù)α4.少；多5.物料性質(zhì)（如結(jié)構(gòu)、粒度）；干燥介質(zhì)狀態(tài)（如溫度、濕度、流速）三、計算題1.（1）設塔頂流量D，塔底流量W，物料衡算：1000=D+W；1000×0.3=0.9D+0.05W。解得D≈285.7kg/h，W≈714.3kg/h。（2）進料中乙醇摩爾分數(shù)x_F=(30/46)/(30/46+70/18)=0.144，水摩爾分數(shù)=1-0.144=0.856；進料平均摩爾質(zhì)量M=0.144×46+0.856×18=22.6kg/kmol；進料摩爾流量=1000/22.6≈44.25kmol/h。2.（1）管徑d=89-2×4=81mm=0.081m，流速u=4×15/(3600×π×0.0812)≈0.806m/s。（2）Re=duρ/μ=0.081×0.806×1050/(1.2×10?3)=57300>4000，湍流。（3）摩擦系數(shù)λ=0.3164/Re^0.25=0.3164/57300^0.25≈0.021；沿程阻力h_f=λ(l/d)(u2/2g)=0.021×(50/0.081)×(0.8062)/(2×9.81)≈0.43m；局部阻力h_j=ξ(u2/2g)=8.5×(0.8062)/(2×9.81)≈0.28m；總壓頭損失=0.43+0.28≈0.71m。3.（1）水吸收熱量Q=mc_pΔt=5000×4.2×(80-20)=1.26×10?kJ/h；蒸汽消耗量m=Q/r=1.26×10?/2178≈578.5kg/h。（2）逆流溫差Δt?=130-80=50℃，Δt?=130-20=110℃，Δt_m=(110-50)/ln(110/50)=76.5℃；傳熱面積A=Q/(KΔt_m×3600)=1.26×10?/(1500×76.5×3600)≈3.1m2（注意單位轉(zhuǎn)換：Q單位為kJ/h需轉(zhuǎn)換為W，即×1000/3600）。4.（1）恒壓過濾方程V2=KA2τ（介質(zhì)阻力忽略），τ?=1h時V?=4m3，τ?=2h時V?=V?×√(τ?/τ?)=4×√2≈5.66m3。（2）K=2kΔp^(1-s)，s=0時K∝Δp，Δp加倍則K'=2K；V'=√(K'A2τ)=√(2K×A2×1)=√2×V?=4×√2≈5.66m3（原1h得4m3，現(xiàn)1h得5.66m3）。四、簡答題1.安裝高度過高會導致汽蝕現(xiàn)象。原因：離心泵入口壓力降低，當?shù)陀谝后w在操作溫度下的飽和蒸氣壓時，液體汽化形成氣泡；氣泡隨液體進入高壓區(qū)破裂，產(chǎn)生局部高壓沖擊，損壞葉輪和泵殼，同時伴隨噪聲和流量下降。2.回流比小于最小回流比時，精餾塔無法達到分離要求，塔頂和塔底產(chǎn)品純度無法滿足。調(diào)整方法：增大回流比至大于最小回流比（如增加回流量或減少塔頂采出量）；或提高塔板數(shù)（但實際操作中通常優(yōu)先調(diào)整回流比）。3.逆流優(yōu)點：平均傳熱溫差大（Δt_m更大），所需傳熱面積??；缺點：冷熱流體出口溫度相反，可能導致高溫流體出口溫度過高或低溫流體出口溫度過低（需根據(jù)工藝要求選擇）。并流優(yōu)點：流體出口溫度受限制（如避免高溫流體出口溫度過高）；缺點：Δt_m較小，所需傳熱面積大，設備成本高。藥學中多采用逆流以提高效率，但若藥液熱敏性強，可能采用并流限制出口溫度。4.恒速干燥階段，物料表面被非結(jié)合水充分潤濕，水分汽化速率等于表面汽化速率?？諝鈧鹘o物料的熱量全部用于水分汽化，物料表面溫度穩(wěn)定在空氣的濕球溫度（