2007 국가직 7급 전달현상 문제 정답

 

전달현상정답(2021-03-04 / 278.4KB / 120회)

 

 전달현상 공 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 열전달이 원활하지 않을 때, 표면을 확장하기 위해 핀(fin)을 사용 한다. 핀효율(fin efficiency)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 핀의 길이가 길수록 핀효율이 크다. ② 핀의 단면적당 핀의 둘레(perimeter)가 작을수록 핀효율이 크다. ③ 핀의 열전도도가 클수록 핀효율이 크다. ④ 핀 주위에 있는 유체의 열전달계수가 작을수록 핀효율이 크다. 문 2. 열흐름의 성질로 옳지 않은 것은? ① 대류는 뜨거운 표면으로부터 흐르는 유체쪽으로 열전달되는 것과 같이 유체의 흐름과 연관된 열의 흐름을 말한다. ② 유체의 흐름이 점도차에 의해 유발되는 부력과 온도차로 인할 때 그 작용을 자연대류라 한다. ③ 흐름이 펌프나 교반기 같은 기계적 장치에 의할 때 강제대류라 한다. ④ 복사는 공간을 통해 전자기파(electromagnetic wave)에 의한 에너지 전달이다. 문 3. 비압축성 뉴튼 유체가 중력에 의하여 원통관을 수직으로 흘러내릴 때, 유체의 속도분포는 와 같이 최대값이 U인 2차 곡선 형태를 이룬다. 이 상태에서 원통관을 위쪽으로 속도 U로 움직이게 하면 정상상태에서 유체의 속도분포는 어떻게 되는가? ① ② ③ ④ 문 4. 비압축성 뉴튼 유체가 반지름이 R인 원통관 내를 흐른다. 완전 발달층류흐름이라면, 속도가 평균속도와 같게 되는 원통관 중심선으로부터 반지름 방향의 거리는? ①  R ②  R ③  R ④  R 문 5. McCabe－Thiele법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 각 단에서 상승하는 증기의 엔탈피는 모두 같다. ② 관벽에 의한 열손실과 혼합열을 고려하여 엔탈피를 구한다. ③ 정류부 조작선의 기울기는 액체흐름 유량과 증기흐름 유량의 비를 나타낸다. ④ 회수부(stripping section) 조작선의 기울기는 항상 1보다 크다. 문 6. 두께 1 mm의 얇은 플라스틱 막(membrane)을 사용하여 기체 증기와 헬륨을 분리한다. 정상상태에서 얇은 막 내의 헬륨농도는 내부와 외부표면에서 각각 0.02와 0.005 kmol/m3이다. 플라 스틱에 대한 헬륨의 2성분 확산계수가 1.0 × 10-9m 2/s일 때, 확산 유속(flux) [kmol/s m 2 ]은? (단, 1차원 정상상태 확산이며, 얇은 막은 정체되어 있고, 전체 농도는 균일하다고 가정한다) ① 1.1 × 10-8 ② 1.3 × 10-8 ③ 1.5 × 10-8 ④ 1.7 × 10-8 문 7. 각 무차원군에 대한 정의와 물리적 의미가 옳지 않은 것은? ① Nusselt 수 =   = conductive thermal resistance convective thermal resistance ② Reynolds 수 =   = viscous force inertia force ③ Prandtl 수 =   = thermal diffusivity momentum diffusivity ④ Schmidt 수 =   = mass diffusivity momentum diffusivity 문 8. 열생성(heat generation)이 없고, 열전도율이 일정한 벽 내에서의 1차원 정상상태 전도가 일어날 때, 열전달방정식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 는 온도, 와 은 열전달방향의 변수, 는 열전도도, 은 원통길이, , 는 내경과 외경을 각각 나타낸다) ① 평면벽(plane wall)에 대한 온도분포방정식은      이다. ② 구형벽(spherical wall)에 대한 열전달속도는  －  이다. ③ 원통형벽(cylindrical wall)에서의 열저항은  ln 이다. ④ 구형벽(spherical wall)에서의 온도분포방정식은          이다. 문 9. 온도가 Ta인 유체 속에 온도가 Tb (Ta > Tb)인 구형 입자가 담겨있다. Nusselt 수가 일정한 상수값을 가질 때, 유체로부터 입자로 전달되는 열에너지의 총량은 입자의 직경과 어떠한 상관 관계를 갖는가? ① 직경에 반비례함 ② 직경에 비례함 ③ 직경의 제곱에 반비례함 ④ 직경의 제곱에 비례함 문 10. 안쪽으로부터 A, B, C 세층의 벽돌로 이루어진 가열로가 있다. 각 층의 두께는 순서대로 150, 70, 200 mm이며, 열전도도는 각각 0.1, 0.05, 1.0 kcal/m hr °C이다. 가열로의 내부 온도 (A층 안쪽)가 650 °C, 외부온도(C층의 바깥쪽)가 30 °C일 때 단위면적당 열손실(q)과 A와 B층 사이의 온도(T)는? q (kcal/hr m 2) T (°C) ① 100 250 ② 200 350 ③ 250 70 ④ 340 300 전달현상 공 책형 2 쪽 문 11. 밀도가 1.2 kg/m3인 유체가 평균유속 500 cm/s로 원통관을 흐를 때의 질량유량이 60 kg/s라면 관의 단면적은? ① 0.004 m2 ② 0.1 m2 ③ 10 m 2 ④ 250 m 2 문 12. 구(sphere)의 중력침강에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? ① Stokes법칙의 적용범위에서 종말속도는 입자 직경의 제곱에 비례한다. ② Newton법칙의 적용범위에서 종말속도는 입자 직경의 제곱근에 비례한다. ③ Stokes법칙의 적용범위에서 종말속도는 유체점도의 제곱에 반비례한다. ④ Newton법칙의 적용범위에서 종말속도는 유체점도에 무관하다. 문 13. 주어진 온도에서 순수 증기압이 500 mmHg인 톨루엔과 200 mmHg인 벤젠의 혼합물은 이상 액체－기체 혼합물을 만든다. 평형상태에서 액상 톨루엔의 몰분율이 0.2일 때, 이 혼합물의 전압(total pressure)은? ① 260 mmHg ② 350 mmHg ③ 440 mmHg ④ 700 mmHg 문 14. 확산에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 기체는 액체보다 확산계수가 크다. ② 기체는 온도가 증가함에 따라 확산계수가 커지나 액체는 작아진다. ③ 기체는 압력이 증가함에 따라 확산계수가 작아지나 액체는 영향을 받지 않는다. ④ 기체는 혼합물 중 다른 성분의 분자량이 커질수록 확산계수가 작아지나 액체는 용매의 분자량이 커질수록 확산계수가 커진다. 문 15. 그림과 같이 비중이 0.9인 나무토막이 기름(비중 0.7)과 물의 계면에 떠있다. 정상상태에서 나무토막 중 물에 잠겨있는 부분의 분율은? 나무 토막 기름 물 ①   ②   ③   ④   문 16. 마찰계수(friction factor)의 물리적 의미는? ① 관성력 점성력 ② 압력 점성력 ③ 표면전단력 운동에너지 ④ 운동에너지 중력 문 17. 표면적이 0.1 m 2인 냉동 이산화탄소(dry ice) 위로 공기가 2 .0 ｍ/s의 유속으로 흐르고 있다. 흐르는 공기 속으로 이산화탄소가 0.04gmol/s만큼 승화에 의해 방출된다고 할 때, 냉동 이산화탄소 표면위의 경계층(boundary layer)에서 이산화탄소의 물질전달 계수는? (단, 공기의 온도와 압력은 20 °C, 1 기압으로 일정하고 냉동 이산화탄소 표면에서의 이산화탄소 농도는 2.0 gmol/m3 이고 표면으로부터 공기 중으로 승화된 이산화탄소는 순간적으로 희석되어 경계층 외부의 이산화탄소 농도는 0이라 가정한다) ① 0.06 m/s ② 0.08 m/s ③ 0.10 m/s ④ 0.20 m/s 문 18. 충전물로 채워진 흡수탑에 소량의 A가 포함된 2성분 기체 혼합물을 그림과 같이 아래에서 위로, 용액 흡수제를 위에서 아래로 보내 기체상의 A 성분을 흡수 제거하고자 한다. A 성분의 흡수는 헨리법칙을 따르며, x－y 선도상의 조작선과 평형선은 각각 직선이다. 흡수탑의 기상 공급농도()와 흡수탑의 지름이 일정할 경우, 흡수탑의 충전층 높이를 낮추기 위한 운전 조건으로 옳지 않은 것은? 흡수탑     ① 기체의 몰 공급 속도(mol/hr)를 감소시킨다. ② 총괄물질전달계수를 증대시킨다. ③ A성분의 출구농도()를 높게 설계한다. ④ 액상의 A와 평형상태 기상 농도값이 큰 흡수제를 사용한다. 문 19. 연속증류탑에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 탑 상부로 갈수록 휘발성이 큰 성분이 농축된다. ② McCabe-Thiele법으로 이상단의 수를 구한다. ③ 환류비가 커지면 탑상제품(distillate)의 양이 적어진다. ④ 원료공급단 아래의 단은 정류부(rectifying section)에 속한다. 문 20. 직경이 2 mm, 길이가 1 m인 모세관을 통해 물이 0.5 m/s의 평균유속으로 흐를 때의 압력강하(ΔP)는? (단, 물의 밀도는 1 g/cm3이고 점도는 1 cP이다) ① 1000 Pa ② 2000 Pa ③ 3000 Pa ④ 4000 Pa