2008 국가직 7급 전달현상 문제 정답

 

전달현상정답(2021-03-06 / 279.0KB / 102회)

 

 전달현상 봉 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 아래의 그림과 같이 정상상태로 물이 흐르고 있는 원형관에 manometer와 Pitot tube가 설치되어 있다. Pitot tube로 계산 되는 유속을 평균유속이라고 보고 부피유량(m3/sec)을 계산하면? (단, 중력가속도 g ＝ 9.8 m/sec2이다) 5 cm 15 cm 물 10 cm ①  × 0.5 2 ×  ②  × 0.5 2 ×  ③  × 0.05 2 ×  ④  × 0.05 2 ×  문 2. 유체 흐름의 상태에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 유체 흐름의 상태를 구분짓는 Reynolds number(NRe)는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원 수이다. ② 층류에서의 에너지손실(손실수두)은 유속에 반비례한다. ③ 일반적으로 NRe 값이 4,000 이상이면 난류로 볼 수 있다. ④ 가득찬 원관에서 비압축성 뉴턴유체가 정상상태의 완전발달된 층류로 흐를 때 평균유속은 최대유속의 절반이다. 문 3. 금속관 내부는 흐름에 의한 강제대류, 관 외부는 자연대류에 의한 열전달을 생각해 보자. 관의 두께가 아주 얇고 관 내부 흐름에 의한 열전달계수 h이 관 외부에서의 열전달계수 h보다 아주 크다고 가정하자. 이 경우 총괄 열전달계수 U의 가장 근사한 값은? ① h ② h ③ h ＋ h ④ h＋h  문 4. 비중 차이에 의하여 물질을 분리하는 장치는? ① 탈거장치(Stripper) ② 재비기(Reboiler) ③ 응축기(Condenser) ④ 경사분리기(Decanter) 문 5. 연속 증류탑에서 환류비(reflux ratio)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 환류비를 크게 하면 제품의 순도는 높아진다. ② 환류비를 크게 하면 가열 증기량은 커진다. ③ 환류비를 작게 하면 정류부(rectifying section)에서의 조작선 (operating line)의 기울기가 증가한다. ④ 환류비를 최소로 하면 이론단수는 무한대가 된다. 문 6. 직경이 20 cm인 원관에 유체가 정상상태로 흐를 때 단위 길이당 압력손실이 10 Pa/m였다. 이 원관의 벽면에서의 전단응력[N/cm2]은? ① 2 × 10－5 ② 3 × 10－5 ③ 4 × 10－5 ④ 5 × 10－5 문 7. 닫힌 채널에서 난류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 유체의 점도가 0이 아닐 때 관벽에서의 유속은 0이며, 아주 특별한 경우를 제외하고는 벽에 직각인 속도 성분이 없다. ② 점성하층(viscous sublayer)이라 불리는 벽에 인접한 얇은 영역에서 에디(eddies)확산은 매우 작다. ③ 점성하층에 바로 인접한 전이층(transition layer)에는 점성 전단력과 에디확산에 의한 전단력이 모두 존재한다. ④ 흐름의 대부분을 차지하는 난류핵(turbulent core) 영역에서 에디의 크기는 작지만 강도가 크다. 문 8. 노(furnace)벽을 내화벽돌과 일반벽돌의 두 개 층으로 구성하려고 한다. 노벽의 내면온도는 1,020 °C이고 외면온도는 60 °C로 유지 되어야 한다. 일반벽돌의 두께가 20 cm이고 300 °C까지 견딜 수 있다면, 일반벽돌을 노벽으로 사용하기 위해 요구되는 내화벽돌의 최소두께는? (단, 일반벽돌의 열전도도는 내화벽돌의 12배이다) ① 5 cm ② 4 cm ③ 3 cm ④ 2 cm 문 9. 폐수에 용해되어 있는 암모니아를 탈거 공정에 의하여 제거하려 한다. 물질전달 탑의 상부에서 폐수가 주입되고 탑의 하부에서 공기가 향류 형태로 주입된다. 정상적인 운전 조건에서 탑 내부의 액상 물질전달계수 L ＝ 5 × 10－5 kgmol/(m2․sec․(kgmol / m 3)) 이고 기상 물질전달계수 G ＝ 0.01 kgmol/m2․sec․atm 이다. 헨리상수 H ＝ 10 atm/(kgmol/m3)일 때 기체상 기준 총괄 물질 전달계수[kgmol/m2․sec․atm]는? ① 5.0 × 10－6 ② 7.5 × 10－6 ③ 1.0 × 10－5 ④ 1.3 × 10－5 문 10. 대류 물질전달계수(convective mass transfer coefficient)의 평가법 으로 적합하지 않은 것은? ① 실험과 결부되는 차원해석법 ② 완전한 경계층 해석 ③ Fick의 확산 제2법칙 ④ 운동량, 에너지, 물질전달간의 유사성(analogy) 전달현상 봉 책형 2 쪽 문 11. 아래 그림과 같은 마노미터가 있다. 유체 A, B, C의 밀도가 각각 0.8 g/cm3 , 1 g/cm3 , 1.5 g/cm3이고, h1 ＝ 30 cm, h2 ＝ 20 cm, P2가 121.0 kPa일 때 P1은? (단, 소수점 둘째자리에서 반올림한다) C B P1 P2 h1 h2 A ① 140.6 kPa ② 123.0 kPa ③ 121.2 kPa ④ 132.7 kPa 문 12. 지름이 1 cm인 관을 통해 평균 유속 0.1 m/sec인 물이 완전발달된 상태의 정상류로 흐르고 있다. 이 때 물의 밀도는 1 g/cm3 , 점도는 1 cP이다. 관의 흐름에 따른 압력구배 (－dx dp )[kgm/m2․sec2]는? ① 3.2 ② 64 ③ 32 ④ 0.64 문 13. 유체를 통한 열전달에서 열전달계수(heat transfer coefficient)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 열전달계수가 크면 열전달속도가 크다. ② 열전달계수의 단위는 W/(m․oC)로 나타낼 수 있다. ③ 열전달계수는 유체의 흐름에 따라 달라진다. ④ 동일한 온도조건에서 끓는 물에서의 열전달계수가 가열공기 에서의 열전달계수보다 크다. 문 14. 성분 A와 B로 이루어진 이성분계에서 A의 B에 대한 상대휘발도 (relative volatility)는 0.6이다. A의 몰분율이 0.5인 액상과 평형 상태에 있는 기상의 A의 몰분율은? ① 0.125 ② 0.3 ③ 0.375 ④ 0.8 문 15. 가스 흡수탑의 흡수속도를 증가시키기 위한 방법으로 적당하지 않은 것은? ① 기체에 대한 용해도가 큰 용제를 사용한다. ② 농도차 혹은 분압차를 크게 한다. ③ 물질전달계수를 크게 한다. ④ 흡수탑의 반경을 크게 한다. 문 16. 폭이 W이고 두 평판 사이의 간격이 2 B인 나란한 평판 사이를 유체가 정상상태의 층류로 흐르고 있다면, 이 경우의 유속분포는 다음 식으로 쓸 수 있다. uy umax  B y    여기서 umax는 유속분포에서 최대 유속, y는 평판의 중심면으로 부터의 거리이다. 최대 유속에 대한 평균 유속의 관계를 올바르게 나타낸 것은? ① u   umax ② u   umax ③ u   umax ④ u   umax 문 17. 액체의 응축 과정에서 일어나는 열전달에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 적상응축(dropwise condensation)의 경우가 막상응축(film condensation)의 경우보다 열전달계수가 작다. ② 적상응축은 표면이 거친 경우보다 매끄러운 경우 더 잘 유지 된다. ③ 응축된 액체의 흐름이 층류인 막상응축의 경우, 점도가 높은 액체가 점도가 낮은 액체보다 열전달계수가 작다. ④ 응축하는 수증기 속에 비응축 기체가 포함되어 있으면 응축 속도가 감소한다. 문 18. 열교환기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 다관원통형(shell and tube) 열교환기는 지금까지 알려진 가장 효율적인 열교환기이다. ② Fin은 전열면적을 넓혀 열을 효과적으로 전달시키기 위해 사용한다. ③ 판상 열교환기는 주름판이 있어 오염이 심한 유체의 열교환에 효과적이다. ④ 병류 열교환기는 향류 열교환기보다 열교환 효율이 작다. 문 19. 기체가 다공성물질의 기공 내에서 확산할 때, 기공의 크기가 기체의 자유이동거리보다 작아 기공벽과의 충돌이 더 자주 일어 나는 현상을 무엇이라고 하는가? ① Knudsen 확산 ② 브라운운동 ③ Soret 효과 ④ 압력확산 문 20. 고체가 정속건조 조건 하에 건조되고 있다. 1.68 시간이 지난 후 건량기준 수분함량 X1 ＝ 0.35이고, 2.04 시간이 지난 후 건량기준 수분함량 X2 ＝ 0.325 였다. 건조고체의 무게가 21.5 kg이고 노출 건조표면적이 1 m 2 일 때 건조속도 [kgH2O/h․m 2]는? ① 0.5 ② 1.5 ③ 2.5 ④ 3.5