联大-《制药化工原理》试卷A1及答案

《制药化工原理》课程考试卷A

5.流体在外径为3m、内径为2m的环形管道内流动，则该环形管道的

当量直径为 。

适用专业 试卷所需时间 2小时 试卷总分 100分 6.水平放置的直角弯管如右图所示：已知：ρ水=1000kg.m,ρ空气考试日期 开卷/闭卷 闭卷 成 绩 =1.29kg.m，R=51mm,则△p=PA-PB= Pa,

弯头的阻力系数ξ= （两测压点A.B间位差不计）。

一、单项选择题（每小题1.5分，共15分）

7.在蒸馏操作中，分别采用饱和液体和饱和蒸汽进料，它们的进料热状况参数q分别是 和 。

1.流体在光滑管内作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与（ ）有关。 8. 列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 程。 A. 雷诺数 B. 流体流速 C. 相对粗糙度 D. 流体密度 9.板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 。

2.下面哪个不是离心泵特性曲线（ ）。

10.精馏塔的塔底易挥发组分浓度 塔顶易挥发组分浓度，塔顶难A. R－q曲线；B. P-q曲线；C. η－q曲线； D. H-q曲线。 挥发组分浓度 塔底难挥发组分浓度。

3.下面不是影响重力沉降速度的因素是（ ）。

三、解释下列概念或术语（每题2分，共6分）

A. 颗粒直径；B.气流速度；C. 颗粒物浓度；D. 颗粒密度。 4.下列因素中不是影响过滤速度的因素是（ ）。

1. 扬程 A. 滤饼比阻力； B.滤液的密度； C. 滤液的粘度； D. 过滤面积。

5.精馏塔中，当进料为泡点下的饱和液体时，q值为（ ）。 A.q＝0； B.q<1 ； C. q>1； D. q＝1

2. 虚拟体积

6.某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的 相对粗糙度不变，则完全湍流时，流动阻力变为原来的( )。 3. 雾沫夹带

A．4倍 B．8倍 C．16倍 D．32倍

7.某二元混合物，进料量为100kmol/h，XF=0.6，要求得到塔顶XD不小于0.9，则塔顶最大产四、计算题（8小题，共64分）

量为( )。

A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 1.每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，8.一般情况下，哪类物质的传热系数最大（ ） 要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流A 气体； B 液体； C纯金属； D合金。 量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。（8分） 9.冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃， 出口温度为53℃，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的 ( )。

A．5% B．6% C．7% D．8%

10.下面不饱和空气的干球温度t，湿球温度tw和露点温度td的关系正确的是（ ）。 A

tdtwt； B

ttwtd； C

ttdtw； D

twtdt。

二、填空题（每空1分，共15分）

1.某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压P= mmHg。 该地区的大气压为720mmHg。 2. 用二种厚度相同的材料保温时，往往把 的材料包在内层，以达到好的保温效果。 3. 根据水分与物料结合的状况不同，物料中所含水分分为 和 。

4.一般金属的导热系数随温度升高而 ，非金属的导热系数随温度升高而 。

第1页共3页

观察瓶 压缩空气 _ _ _ _ _ _ _ ： 号 学 _ _ _ _ _线_ _ _ _ ： 名 姓 _ _ _ _ _ _ _ _ __订_ _ _ _ ： 级 业班 专 _ _ _ __装_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ： 系 院 2.为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测4.恒压过滤某悬浮液，已知过滤10min得滤液1L，又过滤10min得滤液0.8L，若再过滤5min量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。后，试求得到滤液量（L）。（6分） 今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面R h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体 的贮存量为多少吨？（6分）

H h

5.某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为5%，

干燥产品的湿基含水量为1%。空气状况为：初始温度为25℃，湿度为0.008kg/kg干空气，3.在填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的硫化氢。已知吸收剂用量为最小用量的1.5倍，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃，计算需要的空气消耗且操作压强为101.3kPa、温度为25℃的条件下，气流平衡关系符合亨利定律，亨利常数E=5量。(在干燥器内经历等焓过程) （8分） ×104kPa。若要求混合气体中硫化氢的体积分率由吸收前5%下降到0.2%，试计算出塔液体中 硫化氢的浓度及操作气液比。（8分）

第2页共3页

_ _ _ _ _ _ _ ： 号 学 _ _ _ _ _线_ _ _ _ ： 名 姓 _ _ _ _ _ _ _ _ __订_ _ _ _ ： 级 业班 专 _ _ _ __装_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ： 系 院

6.某离心泵输水系统，当阀门全开时的输水量为200m3.h-1,离心泵的转速为3000r.min-1。现要7.用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，求输水量下降到160m3.h-1,并采用一台基本型号与上述泵相同，但叶轮经切削10%的泵，试问贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发如何调整转速才能满足所要求的流量？（8分） 器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器 进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经 全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直 径为60mm。（10分）

7.在逆流换热器内，用水冷却油。已知水的进出口温度分别为20℃和50℃,油的进出口温度分 别 为160℃和100℃.现工艺条件发生变化，要求油的出口温度下降至80℃,若油和水的流量、 进口温度以及物性均均保持不变，原换热管长为5m，试计算换热管长度应该增至多少米才能 满足要求。（热损失可忽略）（10分）。

第3页共3页

_ _ _ _ _ _ _ ： 号 学 _ _ _ _ _线_ _ _ _ ： 名 姓 _ _ _ _ _ _ _ _ __订_ _ _ _ ： 级 业班 专 _ _ _ __装_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ： 系 院

《制药化工原理》课程考试卷A参考答案

4.一般金属的导热系数随温度升高而 减小 ，非金属的导热系数随温度升高而 增大 。

5.流体在外径为30cm、内径为20cm的环形管道内流动，则该环形管适用专业 试卷所需时间 2小时 试卷总分 100分 道的当量直径为 10cm 。

考试日期 开卷/闭卷 闭卷 成 绩 6.水平放置的直角弯管如右图所示：已知：ρ水=1000kg.m,ρ空气 =1.29kg.m，R=51mm,则△p=PA-PB= 500 Pa,

一、单项选择题（每小题1.5分，共15分）

弯头的阻力系数ξ= 1 （两测压点A.B间位差不计）。

7.在蒸馏操作中，分别采用饱和液体和饱和蒸汽进料，它们的进料热1.流体在光滑管内作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与（ C ）有关。 状况参数q分别是 1 和 0 。 A. 雷诺数 B. 流体流速 C. 相对粗糙度 D. 流体密度 8. 列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 管 程。 2.下面哪个不是离心泵特性曲线（ A ）。

9.板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。

A. R－q曲线；B. P-q曲线；C. η－q曲线； D. H-q曲线。 10.精馏塔的塔底易挥发组分浓度 小于 塔顶易挥发组分浓度，塔3.下面不是影响重力沉降速度的因素是（ C ）。

顶难挥发组分浓度 大于 塔底难挥发组分浓度。

A. 颗粒直径；B.气流速度；C. 颗粒物浓度；D. 颗粒密度。 三、解释下列概念或术语（每题2分，共6分）

4.下列因素中不是影响过滤速度的因素是（ B ）。

A. 滤饼比阻力； B.滤液的密度； C. 滤液的粘度； D. 过滤面积。 1. 扬程：即离心泵向单位重量的流体提供的有效机械能。

5.精馏塔中，当进料为泡点下的饱和液体时，q值为（ D ）。 2. 虚拟体积：由于过滤介质阻力的影响生成厚度为Le的滤饼层所获得的滤液体积。 A.q＝0； B.q<1 ； C. q>1； D. q＝1

6.某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的3. 雾沫夹带：由于蒸汽速度过大造成的蒸汽将液体由下层塔板带到上层塔板的现象。

相对粗糙度不变，则完全湍流时，流动阻力变为原来的( D )。 A．4倍 B．8倍 C．16倍 D．32倍

四、计算题（8小题，共64分）

7.某二元混合物，进料量为100kmol/h，XF=0.6，要求得到塔顶XD不小于0.9，则塔顶最大产1.每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，量为( B )。

要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。（8分）

8.一般情况下，哪类物质的传热系数最大（ C ） 解：苯的分子量为78；甲苯的分子量为92。 A 气体； B 液体； C纯金属； D合金。 进料组成 x40/789.冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃，F40/7860/920.44

出口温度为53℃，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的釜残液组成 ( A )。

xW2/782/7898/920.0235

A．5% B．6% C．7% D．8%

原料液的平均分子量 MF=0.44×78+0.56×92=85.8 10.下面不饱和空气的干球温度t，湿球温度tw和露点温度td的关系正确的是（ B ）。 原料液流量 F=15000/85.8=175.0kmol/h

A

tdtwt； B

ttwtd； C

ttdtw； D

twtdt。

依题意知 DxD=FxF=0.971 （a） 所以 DxD=0.971×175×0.44 （b） 二、填空题（每空1分，共15分）

全塔物料衡算 D+W=F=175 DxD+WxW=FxF

观察瓶 压缩空气 1.某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压P= 640 mmHg。 该地区的大气压为720mmHg。 或 DxD+0.0235W=175×0.44 2. 用二种厚度相同的材料保温时，往往把 导热系数小 的材料包在内层，以达到好的保（c）

温效果。

联立式a，b，c，解得

3. 根据水分与物料结合的状况不同，物料中所含水分分为 结合水 和 非结合水 。

D=80.0 kmol/h W=95.0 kmol/h xD=0.935

R 第4页共3页

H h _ _ _ _ _ _ _ ： 号 学 _ _ _ _ _线_ _ _ _ ： 名 姓 _ _ _ _ _ _ _ _ __订_ _ _ _ ： 级 业班 专 _ _ _ __装_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ： 系 院

2.1545L，V3-V2=0.3545L

2.为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，

贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？（6分）

解：由题意得：R=130mm，h=20cm，D=2m，980kg/Qm331，DHg113600kg/m。 （1）管道内空气缓慢鼓泡u=0，可用静力学原理求解。Q 2）空气的很小，忽略空气柱的影响。

2 D（2 HgRHgg

5.某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为5%， HHg13600.R9800.131.8m

干燥产品的湿基含水量为1%。空气状况为：初始温度为25℃，湿度为0.008kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃，计算需要的空气消耗量。(在干燥器内经历等焓过程) （8分） W14D2(Hh)

0.78522(1.80.2)9806.15(吨）解：已知w1=0.05,w2=0.01,H1=0.008,G1=1kg/s

3.在填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的硫化氢。已知吸收剂用量为最小用量的1.5倍，且操作压强为101.3kPa、温度为25℃的条件下，气流平衡关系符合亨利定律，亨利常数E=5由于空气是等焓过程，有I1=I2。将条件代入可得H2=0.04

×104kPa。若要求混合气体中硫化氢的体积分率由吸收前5%下降到0.2%，试计算出塔液体中GG1(1w1)G2(1w2)1(10.05)G2(10.01)，得G2＝0.96硫化氢的浓度及操作气液比。［m=E/P］（8分） W

1G1w1,得W1＝0.05W2G2w2，得W2＝0.0096解：

Y1=y1/(1-y1)=5/95=0.0526；Y2=y2/(1-y2)=0.2/99.8=0.002 W＝W1－W2＝0.04

X1=？；X2=0。 Y=mX，m=E/P=0.5

LWY*=YH0.04.040.0081.25 2，X*=Y2/0.5＝2Y2

2H10kg／s

(L/V)min=(0.0526-0.002)/(2×0.002-0)=12.65 (L/V)=1.5(L/V)min=19 Y=L/V*X+Y

2-L/V*X2 Y1=L/V*X1+Y2-L/V*X2

0.0526=19X×0 (L1+0.002-19)Y1Y 2

Xmin1=0.00266

VX*1X24.恒压过滤某悬浮液，已知过滤10min得滤液1L，又过滤10min得滤液0.8L，若再过滤5min

6.某离心泵输水系统，当阀门全开时的输水量为200m3.h-1,离心泵的转速为3000r.min-1。现要后，试求得到滤液量（L）。（6分） 求输水量下降到160m3.h-1,并采用一台基本型号与上述泵相同，但叶轮经切削10%的泵，试问

如何调整转速才能满足所要求的流量？（8分）

V2,θ1＝10,V1＝1；θ2＝20,V2＝1.8代入解：技术路线：先将离心泵转速不变，叶轮切削10%；再保持直径不变，通过降速来达到要ee•KA2e，V22VVe•KA2求流量。N2=n1=3000。 公式后两式相除，求得Ve和KA2

分别为3.1L和0.72,将θ3＝25代入方程得V3＝

第5页共3页

由于叶轮切削10%<20%，符合切割定律要求，故有：

假设离心泵降速幅度不超过20%，符合比例定律，有：

将公式Q1/Q3转换有： QT1T2KAΔAlΔΔmm ''''''QTTKAΔtlΔt12mm8.用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，

'T1T2Δtm贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发'll'器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器TT'Δt'12mm3

进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m/h，溶液流经

1608094.2'll1.658m全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直

1608060201006010060t78.3ln(100/60) 径为60mm。（10分）

16010078.3

将已知数据代入有：

Q解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为2―2截面，22并以1―1截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程。

gZ QQn3nu2p211u32W2p1egZ222hf

112

QQQQQ式中 Z1=0 Z2=15m p1=0（表压） p2=－26670Pa（表压） u1=0

20 323

Q u236000.7850.0621.97m/s

1QQ1QQ2QD1n2(n2-n3)/n2×100%=(3000-2667)/300032×100%=11%<20%3D2，故满足比例定律条件。n3

hf=120J/kg

7.在逆流换热器内，用水冷却油。已知水的进出口温度分别为20℃和50℃,油的进出口温度分将上述各项数值代入，则 别 为160℃和100℃.现工艺条件发生变化，200160100要求油的出口温度下降至300010010n80℃,若油和水的流量、 We159.811.972进口温度以及物性均均保持不变，原换热管长为5m，试计算换热管长度应该增至多少米才能2120266701200246.9J/kg

3满足要求。（热损失可忽略）（10分）。 泵的有效功率N1e为： 解： n32667r.min Ne=We·ws 根据题意有： 式中

w201200sVs 36006.67kg/s

Ne=246.9×6.67=1647W=1.65kW

QWC(TT)WC(tt)KAt解得Qt'hp,h12cp,c21m2=60℃W, 'C(TT')WC(t't)KA't'hp,h12cp,c21m

Q1221160100

Q'TTTT'ttt't5020 1221

11080t11080m第6页共3页

ln(110/80)94.2