2025年制藥化工原理題庫附答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.制藥生產(chǎn)中輸送75%乙醇溶液（密度870kg/m3，粘度1.1mPa·s），選用內(nèi)徑50mm的不銹鋼管，當(dāng)流速為1.2m/s時，流動形態(tài)為（）。A.層流B.過渡流C.湍流D.無法判斷答案：C（雷諾數(shù)Re=duρ/μ=0.05×1.2×870/(1.1×10?3)=47454>4000，湍流）2.某雙效蒸發(fā)器濃縮藥液，第一效加熱蒸汽壓力0.3MPa（飽和溫度133℃），第二效二次蒸汽溫度85℃，則第一效的有效溫差為（）。A.48℃B.55℃C.60℃D.70℃答案：A（有效溫差=加熱蒸汽溫度-溶液沸點，假設(shè)第一效溶液沸點為85℃+ΔT1（ΔT1為溫差損失，此處簡化為0），則133-85=48℃）3.板式精餾塔分離乙醇-水體系（相對揮發(fā)度α=3.0），操作回流比R=2.5，塔頂餾出液中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)0.85，塔底釜液中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)0.02，全塔效率55%，則實際塔板數(shù)約為（）。A.12塊B.18塊C.25塊D.30塊答案：B（用芬斯克公式計算最小理論板數(shù)Nmin=lg[(0.85/0.15)(0.98/0.02)]/lg3≈3.2，操作回流比R/Rmin=2.5/1.8≈1.39（假設(shè)Rmin=(xD/(α-xD))-1=0.85/(3-0.85)-1≈1.8），用吉利蘭關(guān)聯(lián)式得理論板數(shù)N≈10，實際板數(shù)=10/0.55≈18）4.壓濾機過濾某藥液，過濾介質(zhì)阻力可忽略，當(dāng)操作壓力提高1倍時，恒壓過濾速率變?yōu)樵瓉淼模ǎ?。A.1倍B.√2倍C.2倍D.4倍答案：B（恒壓過濾方程V2=KA2τ，K=2Δp/(μr?)，Δp加倍則K加倍，速率dV/dτ=KA2/(2V)，初始速率V=0時速率為KA2/(2×0)→∞，但穩(wěn)定后速率與√Δp成正比，故為√2倍）5.制藥車間空氣干燥過程中，若濕空氣的干球溫度不變，相對濕度降低，則濕球溫度（）。A.升高B.降低C.不變D.無法確定答案：B（濕球溫度由干球溫度和濕度決定，相對濕度降低，濕度減小，濕球溫度降低）6.套管換熱器中用飽和蒸汽加熱藥液，蒸汽走殼程，藥液走管程（逆流），若藥液流量增大，其他條件不變，則總傳熱系數(shù)K（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：A（藥液側(cè)對流傳熱系數(shù)α與流速的0.8次方成正比，流量增大，α增大，總傳熱系數(shù)K≈1/(1/α+1/α蒸汽)，蒸汽側(cè)α遠大于藥液側(cè)，故K增大）7.離心分離因數(shù)Kc=ω2r/g，某離心機轉(zhuǎn)鼓直徑0.8m，轉(zhuǎn)速1500rpm，其分離因數(shù)約為（）。A.500B.1000C.1500D.2000答案：C（ω=2πn/60=2×3.14×1500/60=157rad/s，r=0.4m，Kc=1572×0.4/9.8≈1570）8.萃取分離青霉素發(fā)酵液，選用醋酸丁酯為萃取劑（密度880kg/m3），發(fā)酵液密度1020kg/m3，萃取設(shè)備應(yīng)選擇（）。A.篩板塔B.離心萃取機C.混合澄清槽D.填料塔答案：B（兩相密度差小，離心萃取機利用離心力強化傳質(zhì)，適合密度差小的體系）9.干燥過程中，物料的臨界含水量Xc隨（）增大而增大。A.干燥介質(zhì)溫度B.物料厚度C.干燥介質(zhì)流速D.物料初始含水量答案：B（物料越厚，內(nèi)部水分?jǐn)U散阻力越大，臨界含水量越高）10.某列管換熱器由φ25mm×2.5mm的鋼管組成，管內(nèi)走冷卻水（αi=4000W/(m2·℃)），管外走熱藥液（αo=1000W/(m2·℃)），鋼管導(dǎo)熱系數(shù)λ=45W/(m2·℃)，則基于管外表面的總傳熱系數(shù)K（）。A.700W/(m2·℃)B.800W/(m2·℃)C.900W/(m2·℃)D.1000W/(m2·℃)答案：A（K=1/[1/αo+b/(λd_m)+d_o/(αid_i)]，d_o=0.025m，d_i=0.02m，d_m=(0.025+0.02)/2=0.0225m，b=0.0025m，計算得K≈700）二、填空題（每空1分，共20分）1.流體在圓管中作層流流動時，管中心流速是平均流速的______倍；湍流時，管中心流速約為平均流速的______倍（取指數(shù)為1/7）。答案：2；1.222.離心泵的性能曲線包括______、______和效率-流量曲線。答案：揚程-流量；軸功率-流量3.傅里葉定律的表達式為______，牛頓冷卻定律的表達式為______。答案：q=-λ(dT/dy)；Q=αAΔT4.精餾操作中，當(dāng)回流比R=Rmin時，理論板數(shù)為______；當(dāng)R→∞時，理論板數(shù)為______。答案：無窮多；最小理論板數(shù)5.過濾操作的推動力是______，阻力包括______和______。答案：過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差；濾餅阻力；過濾介質(zhì)阻力6.干燥過程可分為______和______兩個階段，其中______階段的干燥速率由表面汽化速率控制。答案：恒速干燥；降速干燥；恒速7.萃取操作中，分配系數(shù)K=______，選擇性系數(shù)β=______。答案：溶質(zhì)在萃取相中的濃度/溶質(zhì)在萃余相中的濃度；K×(稀釋劑在萃余相中的濃度/稀釋劑在萃取相中的濃度)8.蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度是指______，提高生產(chǎn)強度的關(guān)鍵是______。答案：單位傳熱面積的蒸發(fā)量；提高總傳熱系數(shù)K三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述制藥生產(chǎn)中選擇離心泵時需考慮的主要因素。答案：①流量和揚程：根據(jù)藥液輸送量和管路所需壓頭確定；②耐腐蝕性：藥液可能含酸堿或有機溶劑，需選擇不銹鋼或塑料材質(zhì)；③衛(wèi)生要求：符合GMP標(biāo)準(zhǔn)，無死角設(shè)計，易清洗；④溫度適應(yīng)性：高溫藥液需選用耐溫密封和軸承；⑤防爆要求：輸送易燃溶劑（如乙醇）需防爆電機。2.解釋精餾塔操作中“液泛”現(xiàn)象的原因及預(yù)防措施。答案：原因：氣液兩相流量過大，氣相托持液相，液相無法下流，塔板間積液，壓力降劇增。預(yù)防措施：①控制氣液負荷在設(shè)計范圍內(nèi)；②增加塔板間距；③采用高效低阻塔板（如導(dǎo)向篩板）；④檢查塔內(nèi)是否有堵塞（如固體顆粒沉積）。3.比較間歇過濾與連續(xù)過濾的優(yōu)缺點（以板框壓濾機和轉(zhuǎn)鼓真空過濾機為例）。答案：間歇過濾（板框壓濾機）：優(yōu)點是過濾壓力高（可達1MPa），濾餅含液量低，適合高粘度、細顆粒藥液；缺點是操作間歇，需人工卸料，勞動強度大。連續(xù)過濾（轉(zhuǎn)鼓真空過濾機）：優(yōu)點是自動化程度高，處理量大，適合低粘度、易過濾的懸浮液；缺點是過濾壓力低（真空度0.08-0.09MPa），濾餅含液量較高，不適合高粘度物料。4.干燥過程中，為什么說“物料的平衡含水量是相對濕度的函數(shù)”？答案：平衡含水量是物料與一定溫度、濕度的空氣達到平衡時的含水量，取決于空氣的相對濕度：相對濕度越低（空氣越干燥），物料中可被除去的水分越多，平衡含水量越?。环粗?，相對濕度越高，平衡含水量越大。因此，平衡含水量是空氣相對濕度的函數(shù)，與物料種類也有關(guān)（如吸濕性物料平衡含水量更高）。5.簡述列管換熱器中“管程”和“殼程”的選擇原則（針對制藥藥液和冷卻水）。答案：①腐蝕性介質(zhì)走管程（易更換管束）；②高溫、高壓介質(zhì)走管程（減少殼體承壓）；③流量小、粘度大的介質(zhì)走殼程（殼程流道截面積大，流速低，壓降?。?；④清潔介質(zhì)走殼程（殼程不易清洗）。制藥藥液若為腐蝕性（如酸性），走管程；冷卻水清潔且流量大，走殼程；若藥液粘度大（如糖漿），走殼程。四、計算題（每題10分，共30分）1.某制藥廠用水平直管輸送純化水（密度1000kg/m3，粘度1mPa·s），管長100m，內(nèi)徑50mm，流量10m3/h，求直管阻力損失（J/kg）及壓頭損失（m）。（局部阻力忽略，λ按湍流光滑管計算，Re>10?時λ=0.3164/Re^0.25）解：流速u=4Q/(πd2)=4×10/(3600×3.14×0.052)=1.415m/s雷諾數(shù)Re=duρ/μ=0.05×1.415×1000/(1×10?3)=70750>4000（湍流）光滑管λ=0.3164/Re^0.25=0.3164/(70750^0.25)=0.3164/16.2≈0.0195直管阻力損失hf=λ(l/d)(u2/2)=0.0195×(100/0.05)×(1.4152/2)=0.0195×2000×1.001≈39.0J/kg壓頭損失Hf=hf/g=39.0/9.81≈3.98m2.某列管換熱器用120℃飽和蒸汽加熱藥液（從20℃升至80℃），蒸汽冷凝潛熱2200kJ/kg，藥液流量5000kg/h，比熱容4.2kJ/(kg·℃)，總傳熱系數(shù)K=800W/(m2·℃)，求傳熱面積（逆流）。解：藥液吸熱量Q=qmcΔT=5000×4.2×(80-20)/3600=5000×4.2×60/3600=350kW蒸汽側(cè)溫度T=120℃（恒溫），藥液進口t1=20℃，出口t2=80℃（逆流時溫差ΔT1=T-t2=40℃，ΔT2=T-t1=100℃）對數(shù)平均溫差ΔTm=(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)=(40-100)/ln(40/100)=(-60)/(-0.916)=65.5℃?zhèn)鳠崦娣eA=Q/(KΔTm)=350×1000/(800×65.5)=350000/52400≈6.68m23.用板框壓濾機過濾某抗生素發(fā)酵液，過濾面積A=10m2，操作壓力Δp=0.5MPa，過濾介質(zhì)阻力可忽略，濾餅比阻r=1×1012m?2，濾液粘度μ=2mPa·s，求過濾20min時的濾液體積及此時的過濾速率。解：恒壓過濾