2012 국가직 7급 전달현상 문제 정답 - 2012.7.28.

 

전달현상-인정답(2021-04-11 / 254.2KB / 119회)

 

 전달현상 인 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 물이 반지름 1 cm인 파이프와 반지름 2 cm인 파이프로 만들어진 동심원 파이프의 환상 공간을 흐를 때, 수력학적 지름(hydraulic diameter) [cm]은? (단, 물은 반지름이 작은 파이프의 외부와 반지름이 큰 파이프의 내부로 되어 있는 수로의 모든 단면과 접촉하면서 흘러가고, 파이프의 두께는 고려하지 않는다) ① 0.5 ② 1.0 ③ 1.5 ④ 2.0 문 2. x－축 방향으로 충분히 긴, 내경 2 cm인 원형 파이프 내를 어떤 유체가 층류로 흐르고 있다. 이 유체의 점도는? (단, 유체는 뉴튼성 유체, 유량 Q는 (π/128) cm3/s, 압력강하구배   는 1 dyne/cm3이다) ① 8 Pa s ② 16 poise ③ 8 poise ④ 4 centi-poise 문 3. 전단응력()과 전단율  의 관계를 다음 식과 같이 나타낼 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A는 상수, K는 흐름 일관성지수, n은 흐름 거동지수이다)  ＝ A ＋ K   n ① A ＝ 0이고, n ＝ 1이면 뉴튼성 유체이다. ② A ＝ 0이고, n ＝ 2이면 팽창성 유체이다. ③ A ≠ 0이고, n ＝ 0.5이면 유사 가소성 유체이다. ④ A ≠ 0이고, n ＝ 1이면 Bingham 가소성 유체이다. 문 4. 교반되는 물 속에 어느 기체(확산계수 DAB ＝ 6 × 10-5 cm2/s)를 흡수시키는 실험을 하였더니 평균물질전달계수가 1.2 × 10-3 cm/s로 나타났다. 경막 이론(film theory)에 의해 예측된 경막 두께[μm]는? ① 5 ② 50 ③ 500 ④ 5,000 문 5. 반경이 R인 원형관 안으로 유체가 흐른다. 원형관 안에서의 속도 분포가 u(r) ＝    (r은 관의 중심으로부터의 거리)로 표현될 때, 유체의 평균 속도는? (단, 유체의 밀도는 일정하다) ①   ②   ③   ④   문 6. 온도가 1,090 K인 흑체 A의 방사력은 80 kW/m2이고, 이 흑체의 방사력이 최대가 되는 파장(λmax)은 2.2 μm이다. 다른 온도를 갖는 흑체 B의 방사력이 5 kW/m2이라면, 흑체 B의 λmax [μm]는? ① 3.6 ② 4.0 ③ 4.4 ④ 4.8 문 7. 어떤 두 물질 A와 B로 이루어진 단열재의 두께에 따른 정상상태 온도구배(temperature gradient)가 다음과 같다. 열전도도와 단열 효과에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 두 물질의 단열효과는 그림에서 주어진 두께만큼의 물질을 사용한 경우에 대하여 비교 한다) T A B x ① 열전도도는 A가 크며, 단열효과는 두꺼운 A를 사용하는 것이 유리하다. ② 열전도도는 A가 크며, 단열효과는 얇은 B를 사용하는 것이 유리하다. ③ 열전도도는 B가 크며, 단열효과는 두꺼운 A를 사용하는 것이 유리하다. ④ 열전도도는 B가 크며, 단열효과는 얇은 B를 사용하는 것이 유리하다. 문 8. 다음 그림과 같이 반경 R인 모세관을 밀도 ρ인 액체에 담그면 모세관 현상에 의하여 액면이 높이 h만큼 상승하게 된다. 액체와 접하고 있는 기체의 밀도는 액체의 밀도에 비하여 매우 작고 중력 가속도는 이다. 이때 표면장력 에 대한 표현으로 옳은 것은? (단, 모세관 벽에 대한 액체의 젖음이 매우 좋아 젖음각은 0°라고 가정한다) R h 기체 x 액체 ①     ②      ③      ④       문 9. 관의 직경이 일정하고 그림과 같이 직각으로 구부러진 관이 있다. 지점 B는 A보다 10 m 위에 있고 C는 A와 같은 높이에 있다. 관의 내부에 상온의 물이 정상상태로 흐르고 있고, 압력계를 통해 측정한 압력은 PA ＝1.9 × 105 N/m2 , P B ＝1.0 × 105 N/m2이다. 이때 A지점과 C지점의 압력을 비교하면? (단, 물의 밀도는 1 g/cm3으로 일정한 것으로 가정한다) B 10 m A C  물 ① P A ＝ P C ② P A > P C ③ P A < P C ④ 어느 곳이 높은지 알 수 없다. 전달현상 인 책형 2 쪽 문 10. 다음 중 대류열전달계수 h의 단위는? ①  ft  ․°F Btu ② m  ․K J ③  sec․m  ․K W ④  sec․m  ․K J 문 11. 용액과 슬러리용 건조기로서 증발관, 결정화장치, 건조기, 크기 축소장치 및 분급기의 기능을 모두 갖춘 건조기는? ① 드럼 건조기 ② 박막 건조기 ③ 분무 건조기 ④ 회전식 건조기 문 12. 막분리 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 치밀한 고분자 막(비다공질)을 이용한 기체의 수송 메카니즘은 용액확산 메카니즘이다. ② 2성분 혼합물에서 분리의 선택도를 높이려면 두 성분 간의 용해도 차가 작아야 한다. ③ 기체 분리막은 고순도의 기체를 얻기 위한 과정보다는, 주로 목적성분의 농축된 생성물을 얻기 위하여 사용된다. ④ 기체 분리를 위한 고분자 막은 한 쪽은 얇고 치밀하며 다른 쪽은 다공질 형태인 비대칭막(asymmetric membrane)을 주로 사용한다. 문 13. 수평 전기가열선을 끓는 액체가 들어 있는 용기 내에 넣고, 가열 선의 표면 온도와 액체의 온도 간의 온도차이()를 아주 작은 값에서부터 점차 증가시키며 용액을 가열하고, 열훌럭스(q/A)를 측정하여 로그좌표에  대 q/A를 도시하였더니, 네 구간으로 나눌 수 있는 곡선이 얻어졌다. 셋 째 구간의 명칭으로 옳은 것은? ① 전이비등(transition boiling) ② 핵비등(nucleate boiling) ③ 막비등(film boiling) ④ 자연대류(free convection) 문 14. 어느 고분자 막을 통과하는 산소와 질소의 확산계수를 각각 2와 1이라고 하고, 용해도계수를 각각 2와 1이라고 하자. 이 경우, 이 고분자 막의 질소에 대한 산소의 선택도(selectivity)는? ① 2 ② 4 ③ 8 ④ 16 문 15. 두께가 d이고 열전도도가 k0인 판과 두께가 d이고 열전도도가 2k0인 판을 붙여서 두께 2d인 판을 만들었다. 정상상태하에 균일한 열전도도 k를 갖고 두께가 2d인 판이 있을 때, k가 k0의 몇 배이면 두 경우의 열훌럭스가 같게 되는가? (단, 두 경우의 온도차이 ∆는 같다) ① 2배 ② 3배 ③   배 ④   배 문 16. 다음 이성분계 혼합물의 질량－평균 속도(mass-average velocity) [cm/s]는? (단, 속도는 －축 방향 한 성분만 고려한다) ＝0.25 g/cm3 ,  ＝0.75 g/cm3 , ＝2 cm/s,  ＝－(2/3) cm/s ① 0 ② 1 ③ 2 ④ 3 문 17. 구형입자가 정지 유체 내에서 밑으로 떨어져 종말속도에 도달한다. 지름이 1 mm인 입자의 종말속도는 지름이 0.5 mm인 입자의 종말 속도의 몇 배인가? (단, 종말속도에 대한 Reynolds 수는 매우 작아(Re < 1) 미동흐름이라고 가정한다) ① 0.25 배 ② 0.5 배 ③ 2 배 ④ 4 배 문 18. 증류공정의 환류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 전 환류(total reflux)보다 작은 환류에서 주어진 분리를 위해서 필요한 단수는 환류비가 감소함에 따라 계속 증가한다. ② 원하는 탑정제품과 탑저제품을 일정량 생산하는 실제탑의 단수는 최소환류와 무한환류 사이의 환류비로 운전해야 한다. ③ 환류비가 최소로부터 증가해 가면 단수는 처음에는 빨리 그리고 점점 천천히 감소해 가며, 전 환류에서 단수는 최소가 된다. ④ 증류공정에서 부분 응축기를 사용하면 액체 환류는 탑정제품과 같은 조성을 갖는다. 문 19. 온도의존 열전도도를 갖는 고체의 일차원(－축 방향) 정상상태 열전도현상을 표현하는 다음 식이 있다.        위 식에서 온도 T는 절대온도로 나타내며,  ＝ 0일 때 T＝ 1,  ＝ 1일 때 T＝ 3이라면  ＝ 0에서 까지 온도 분포를 바르게 표현한 식은? ① T＝     ② T＝    ③ T＝   ④ T＝      문 20. 액체 속에 잠겨있는 고체 표면에서 성분 A가 없어지는 1차 반응이 일어난다. 성분 A는 액체 벌크상에서 경계막을 확산으로 통과하여 고체 표면으로 공급된다. 경계막의 두께가 이고 확산 계수는 D이며 반응속도상수는 k이다. 정상상태를 가정하고 벌크상 에서의 농도가 CA0라 할 때, 고체표면에서의 A의 농도 CAs는? ①      ②      ③      ④     