2025年制藥化工原理試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.制藥生產(chǎn)中輸送75℃藥液（密度980kg/m3，粘度0.8mPa·s），選用內(nèi)徑50mm的不銹鋼管，若流速為1.2m/s，此時(shí)流動(dòng)形態(tài)為（）。A.層流B.過(guò)渡流C.湍流D.無(wú)法判斷2.某離心泵在額定轉(zhuǎn)速下輸送清水時(shí)揚(yáng)程為30m，現(xiàn)用于輸送密度1100kg/m3的藥液（粘度與水相近），則實(shí)際揚(yáng)程（）。A.大于30mB.等于30mC.小于30mD.無(wú)法確定3.制藥車(chē)間蒸汽加熱藥液的套管換熱器中，若蒸汽側(cè)給熱系數(shù)遠(yuǎn)大于藥液側(cè)，則總傳熱系數(shù)K主要取決于（）。A.蒸汽側(cè)給熱系數(shù)B.藥液側(cè)給熱系數(shù)C.管壁熱阻D.污垢熱阻4.對(duì)頭孢類(lèi)原料藥結(jié)晶母液進(jìn)行過(guò)濾，若過(guò)濾壓力差增大1倍（仍為恒壓過(guò)濾，且濾餅不可壓縮），則過(guò)濾速率變?yōu)樵瓉?lái)的（）。A.2倍B.√2倍C.1/√2倍D.4倍5.乙醇-水混合液常壓精餾時(shí)，若進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=1.2，說(shuō)明進(jìn)料為（）。A.過(guò)冷液體B.飽和液體C.氣液混合物D.過(guò)熱蒸汽6.干燥中藥浸膏時(shí)，若干燥介質(zhì)（空氣）的濕球溫度不變，提高其溫度，則物料表面的臨界含水量會(huì)（）。A.升高B.降低C.不變D.先升后降7.制藥用壓縮空氣系統(tǒng)中，為去除油霧和微生物，常采用的分離設(shè)備是（）。A.旋風(fēng)分離器B.袋濾器C.靜電除塵器D.膜過(guò)濾器8.某雙效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮藥液，若第二效蒸發(fā)室壓力低于第一效，則溶液的沸點(diǎn)（）。A.第一效高于第二效B.第一效低于第二效C.兩效相等D.無(wú)法比較9.測(cè)定某濾餅的比阻r=2×1012m?2，說(shuō)明該濾餅屬于（）。A.不可壓縮濾餅B.可壓縮濾餅C.高阻濾餅D.低阻濾餅10.流化床干燥器處理顆粒狀原料藥時(shí)，若床層壓降突然下降，最可能的原因是（）。A.顆粒團(tuán)聚B.氣流速度過(guò)高C.物料含水量降低D.分布板堵塞二、填空題（每空1分，共20分）1.雷諾數(shù)Re的物理意義是（）與（）的比值。2.離心泵啟動(dòng)前需灌泵，否則會(huì)發(fā)生（）現(xiàn)象；若流量調(diào)節(jié)時(shí)關(guān)小出口閥，泵的軸功率會(huì)（）。3.間壁式換熱器中，當(dāng)兩流體呈逆流流動(dòng)時(shí)，對(duì)數(shù)平均溫差Δtm比并流時(shí)（）；若兩流體均為變溫，Δtm計(jì)算需采用（）公式。4.恒壓過(guò)濾方程V2+2VVe=KA2τ中，K的物理意義是（），其單位為（）。5.精餾操作中，全回流時(shí)理論板數(shù)（）；最小回流比時(shí)理論板數(shù)（）。6.濕空氣的相對(duì)濕度φ=100%時(shí)，表明空氣為（）狀態(tài)；此時(shí)濕球溫度（）干球溫度。7.制藥用超純水制備中，反滲透膜分離的驅(qū)動(dòng)力是（）；電滲析的分離原理是（）。8.斯托克斯定律適用于（）沉降，其適用條件為（）。9.空氣通過(guò)干燥器預(yù)熱器后，濕度H（），焓I（）。10.萃取操作中，分配系數(shù)kA=（）；選擇性系數(shù)β越大，萃取效果（）。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述制藥生產(chǎn)中選用離心泵輸送藥液時(shí)，需重點(diǎn)考慮的性能參數(shù)及原因。2.比較板式塔與填料塔在制藥精餾過(guò)程中的適用性，舉例說(shuō)明。3.解釋“干燥速率曲線”中恒速干燥階段與降速干燥階段的主要區(qū)別，并說(shuō)明控制因素。4.過(guò)濾操作中，為何需對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌？簡(jiǎn)述恒壓洗滌與恒速洗滌的優(yōu)缺點(diǎn)。5.制藥結(jié)晶過(guò)程中，過(guò)飽和度對(duì)晶體質(zhì)量（如粒度、晶型）的影響規(guī)律是什么？生產(chǎn)中如何控制過(guò)飽和度？四、計(jì)算題（共30分）1.（8分）某制藥車(chē)間需將5m3/h的純化水從低位槽輸送至高位槽，兩槽液面高度差為15m，管道總長(zhǎng)度（含當(dāng)量長(zhǎng)度）為80m，管徑為φ57mm×3.5mm（內(nèi)徑50mm）。已知水的密度為1000kg/m3，粘度為1mPa·s，管壁絕對(duì)粗糙度ε=0.02mm。求：（1）管道內(nèi)水的流速；（2）管路總阻力損失（J/kg）；（3）離心泵所需的揚(yáng)程（m）。2.（8分）采用套管換熱器用120℃飽和蒸汽加熱某藥液（比熱容4.2kJ/(kg·℃)），藥液流量為5000kg/h，入口溫度20℃，出口溫度80℃。蒸汽側(cè)給熱系數(shù)α1=10000W/(m2·℃)，藥液側(cè)給熱系數(shù)α2=800W/(m2·℃)，管壁及污垢熱阻可忽略。求：（1）換熱器的熱負(fù)荷（kW）；（2）對(duì)數(shù)平均溫差Δtm（℃）；（3）總傳熱系數(shù)K（W/(m2·℃)）；（4）所需換熱面積A（m2）。3.（7分）某乙醇-水混合液含乙醇30%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），常壓下在連續(xù)精餾塔中分離，要求塔頂產(chǎn)品乙醇含量95%，塔底殘液乙醇含量≤0.5%。已知物系的平均相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，進(jìn)料為泡點(diǎn)液體（q=1），操作回流比R=2Rmin。求：（1）最小回流比Rmin；（2）用芬斯克方程計(jì)算全回流時(shí)的最少理論板數(shù)（包括再沸器）。4.（7分）某原料藥懸浮液在0.3MPa下恒壓過(guò)濾，已知過(guò)濾常數(shù)K=4×10??m2/s，Ve=0.02m3/m2（過(guò)濾介質(zhì)當(dāng)量濾液體積），過(guò)濾面積A=10m2。求：（1）過(guò)濾至濾液體積V=2m3所需時(shí)間τ（s）；（2）若用0.5m3的清水（粘度與濾液相同）進(jìn)行恒壓洗滌，洗滌時(shí)間τw（s）；（3）若過(guò)濾與洗滌時(shí)間總和為1200s，是否滿足生產(chǎn)要求？答案一、選擇題1.C（Re=duρ/μ=0.05×1.2×980/(0.8×10?3)=73500>4000，湍流）2.B（離心泵揚(yáng)程與流體密度無(wú)關(guān)，僅與流量、轉(zhuǎn)速有關(guān)）3.B（總傳熱系數(shù)K≈1/α2，藥液側(cè)熱阻為主）4.B（恒壓過(guò)濾速率dV/dτ=KA2/(2(V+Ve))，壓力差Δp增大1倍，K=2kΔp（不可壓縮濾餅k為常數(shù)），故K增大1倍，初始速率與√Δp成正比）5.A（q>1為過(guò)冷液體）6.B（空氣溫度升高，濕球溫度不變時(shí)，表面汽化推動(dòng)力增大，臨界含水量降低）7.D（膜過(guò)濾器可截留微米級(jí)油霧和微生物）8.A（壓力越低，沸點(diǎn)越低，第二效壓力低，沸點(diǎn)低）9.C（比阻r>101?m?2為高阻濾餅）10.A（顆粒團(tuán)聚導(dǎo)致床層空隙率減小，壓降下降）二、填空題1.慣性力；粘性力2.氣縛；減?。髁繙p小，軸功率降低）3.大；積分平均（或嚴(yán)格計(jì)算）4.過(guò)濾常數(shù)（反映過(guò)濾速率與壓力差、濾餅性質(zhì)的關(guān)系）；m2/s5.最少；無(wú)窮多6.飽和；等于7.壓力差；離子在電場(chǎng)作用下的遷移8.層流（或斯托克斯區(qū)）；Re≤19.不變；增大（預(yù)熱器加熱空氣，濕度不變，焓增加）10.萃取相中A的濃度/萃余相中A的濃度；越好三、簡(jiǎn)答題1.重點(diǎn)考慮參數(shù)：（1）流量：匹配生產(chǎn)所需藥液輸送量；（2）揚(yáng)程：滿足位差、壓力差及管路阻力要求；（3）耐腐蝕性：藥液可能含酸堿，需選不銹鋼或工程塑料材質(zhì)；（4）密封性：避免藥液泄漏污染，采用機(jī)械密封；（5）轉(zhuǎn)速：高轉(zhuǎn)速可能破壞藥液中活性成分（如蛋白質(zhì)），需低轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)。2.板式塔：適用于處理量大、物料清潔、操作彈性要求高的場(chǎng)合（如大噸位維生素C溶劑回收），塔板可定期清洗；填料塔：適用于熱敏性物料（如抗生素精餾）、壓降小、持液量少，填料表面潤(rùn)濕效果好，可減少物料分解。3.恒速干燥階段：物料表面濕潤(rùn)，干燥速率由表面汽化控制，速率恒定，與物料性質(zhì)無(wú)關(guān)；降速干燥階段：物料內(nèi)部水分遷移速率小于表面汽化速率，干燥速率下降，由內(nèi)部擴(kuò)散控制?？刂埔蛩兀汉闼匐A段為空氣的溫度、濕度、流速；降速階段為物料結(jié)構(gòu)（如孔隙率、厚度）。4.洗滌目的：去除濾餅中殘留的母液（含雜質(zhì)或有效成分），提高產(chǎn)品純度或回收率。恒壓洗滌：操作簡(jiǎn)單，洗滌液流量逐漸減小，洗滌均勻但時(shí)間較長(zhǎng)；恒速洗滌：洗滌速率恒定，時(shí)間短但需額外加壓設(shè)備，易破壞濾餅結(jié)構(gòu)。5.過(guò)飽和度低：晶體生長(zhǎng)速率>成核速率，晶體粒度大、晶型完整；過(guò)飽和度高：成核速率>生長(zhǎng)速率，晶體細(xì)小、易團(tuán)聚?？刂品椒ǎ海?）緩慢冷卻或蒸發(fā)（控制溫度變化速率）；（2）添加晶種（引導(dǎo)晶體生長(zhǎng)）；（3）調(diào)節(jié)溶劑組成（改變?nèi)芙舛龋?；?）控制攪拌速率（影響傳質(zhì)和過(guò)飽和度分布）。四、計(jì)算題1.（1）流速u(mài)=V/(3600×(πd2/4))=5/(3600×0.785×0.052)=0.707m/s（2）Re=duρ/μ=0.05×0.707×1000/(1×10?3)=35350（湍流）；ε/d=0.02/50=0.0004，查莫迪圖得λ=0.021；阻力損失hf=λ(l/d)(u2/2)=0.021×(80/0.05)×(0.7072/2)=8.32J/kg（3）揚(yáng)程H=Δz+Δp/(ρg)+hf/g=15+0+8.32/9.81≈15.85m2.（1）熱負(fù)荷Q=qmcpΔt=5000×4.2×(80-20)/3600=350kW（2）逆流時(shí)，蒸汽溫度120℃，藥液入口20℃→出口80℃，Δt1=120-80=40℃，Δt2=120-20=100℃；Δtm=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=(100-40)/ln(100/40)=60/0.916=65.5℃（3）K=1/(1/α1+1/α2)=1/(1/10000+1/800)=740.7W/(m2·℃)（4）A=Q/(KΔtm)=350×103/(740.7×65.5)=7.2m23.（1）泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，q線為垂直線x=x_F=0.3；相平衡方程y=αx/(1+(α-1)x)=2.5x/(1+1.5x)精餾段操作線與q線交點(diǎn)：x=0.3，y=2.5×0.3/(1+1.5×0.3)=0.652Rmin=(xD-yq)/(yq-xF)=(0.95-0.652)/(0.652-0.3)=0.847（2）全回流時(shí)，Nmin+1=log[(xD(1-xW))/(xW(1-xD))]/logα=log[(0.95×0.995)/(0.005×0.05)]/log2.5=log(3781)/0.3979=3.577/0.3979≈9.0，故Nmin=8塊（含再沸器）4.（1）由V2+2VVe=KA2τ，代入數(shù)據(jù)：22+2×2×0.02=4×10??×102×τ4+0.08=0.004τ→τ=4.08/0.