2014 국가직 7급 전달현상 문제 정답 - 2014.7.26.

 

전달현상-A정답(2021-04-22 / 222.7KB / 118회)

 

 전달현상 A 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 상계면의 물질전달 원리에 의해 해석 가능한 실제의 산업 공정 중에서 기상에서 액상으로의 물질전달 조작(mass transfer operation)에 해당되지 않는 것은? ① 흡착(adsorption) ② 흡수(absorption) ③ 탈습(dehumidification) ④ 증류(distillation) 문 2. 흡수탑에 사용되는 충전물에 대한 요구 조건으로 옳지 않은 것은? ① 액체의 유동압력강하를 크게 해야 한다. ② 액체와 기체 사이의 접촉면적을 크게 해야 한다. ③ 탑 속에 흐르는 유체와 화학작용이 없는 비활성 물질이어야 한다. ④ 과다한 액체의 체류현상 없이 두 흐름에 대해 적절한 통로를 주어야 한다. 문 3. 초임계 유체(supercritical fluid) 추출 공정에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 초임계 유체의 선택적 용해력이 높은 점을 활용할 수 있다. ② 초임계 유체는 다공성이거나 섬유성인 고체에 쉽게 투과한다. ③ 초임계 유체는 통상적인 용매보다 점도가 낮으며 그 속에서는 용질의 확산도가 높다. ④ 초임계 유체 추출 공정은 상압 공정으로 매우 안전하고 경제적 이다. 문 4. 다음 중 차원이 다른 하나는? ① (운)동점도() ② 열확산계수() ③ 물질확산계수(D) ④ 대류열전달계수() 문 5. 운동량, 열 및 물질의 전달현상은 외견적으로는 서로 전혀 관계가 없는 독립적인 현상으로 관찰되나, 그 메커니즘은 수학적으로 같은 형태의 미분방정식으로 표현된다. 운동량전달속도, 열전달속도, 물질전달속도에 비례하는 항으로만 묶인 것은? ① 속도구배, 온도구배, 농도구배 ② 속도구배, 온도구배, 농도 ③ 속도, 온도구배, 농도구배 ④ 속도, 온도, 농도 문 6. 단일 성분(A) 물질전달(한방향 확산)에서 정지면을 가로지르는 성분 A의 Z－축 방향으로의 몰플럭스(molar flux, NA)를 구하는 식은? (단,  ＝ 경막 바깥쪽 가장자리에서의 A의 몰분율,  ＝ 경막 계면 또는 안쪽 가장자리에서의 A의 몰분율,  ＝ 경막 두께,  ＝ 부피확산도,  ＝ 혼합물의 몰밀도이다) 액체 A 기체흐름          ①     ln    ②     ln    ③     ln   ④     ln    문 7. 유리창의 실내면과 실외면의 온도가 각각 15 °C와 －5 °C로 유지 되고 있다. 유리창은 가로 0.5 ｍ, 세로 1 ｍ, 두께가 0.5 cm이고 열전도도가 0.8 W/ｍ·°C로 일정할 때, 정상상태에서 유리창을 통해 2시간 동안 외부로 손실되는 열량[kW·h]은? ① 0.4 ② 0.8 ③ 1.6 ④ 3.2 문 8. 두께는 매우 얇고 면적은 매우 큰 벽이 있을 때 왼쪽 벽면은 온도가 10 °C이고 오른쪽 벽면은 온도가 20 °C인 상태로 정상 상태를 유지하고 있다. 이 상태에서 왼쪽과 오른쪽 벽면에 열손실이 전혀 없는 단열재를 부착하고 무한한 시간이 지난 후 벽면 내부에서의 온도 분포는? ① 초기상태와 같다. ② 벽면 내부의 모든 지점에서 10 °C로 일정하다. ③ 벽면 내부의 모든 지점에서 15 °C로 일정하다. ④ 벽면 내부의 모든 지점에서 온도가 일정하지만 그 값은 열전도도에 따라 달라진다. 문 9. 압력이 1기압이고 온도가 27 °C인 기체 성분들의 부피 백분율 (%)과 절대속도가 아래의 표와 같을 때, 부피 평균 속도로 이동 하는 기준면에 대한 수소의 몰플럭스(molar flux, J) 값은? (단, 1기압 27 °C에서 혼합기체 중의 수소 농도는 12.0 gmol/m3이고 기체 이동은 한 축 방향으로만 일어난다고 가정한다) 화학종 부피 백분율(%) 절대속도(m/s) 수소(H2) 30 －8 산소(O2) 30 －2 이산화탄소(CO2) 40 10 ① －8 gmol/m2·s ② －96 gmol/m2·s ③ －108 gmol/m2·s ④ 12 gmol/m2·s 문 10. 열교환기에서 확장표면(extended surface) 장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 핀(fin)은 확장표면 장치이다. ② 확장표면 장치는 열교환 면적을 증가시킨다. ③ 확장표면 장치는 단위시간당 열전달량을 높인다. ④ 확장표면 장치는 응축되는 수증기에 의해 공기와 같은 고정(fixed) 기체를 가열하는 경우에는 사용할 수 없다. 문 11. 유체의 역류를 방지하여 한 방향으로만 흐르도록 하는 밸브는? ① 게이트(gate) 밸브 ② 첵(check) 밸브 ③ 글로브(globe) 밸브 ④ 플러그 콕(plug cock) 밸브 문 12. Hagen-Poiseuille 방정식을 유도하기 위한 가정으로 옳지 않은 것은? ① 유체의 흐름은 층류이다. ② 유체의 흐름은 정상상태에 있다. ③ 유체의 흐름은 압축성 흐름이다. ④ 유체는 뉴턴성(Newtonian) 유체이다. 전달현상 A 책형 2 쪽 문 13. 비중량(specific weight)이 1.0 × 106 N/m3인 액체가 들어있는 개방된 탱크의 수면에서 1 m 아래의 절대압력[Pa]은? (단, 대기압은 10 N/cm2이다) ① 1.1 × 104 ② 1.1 × 105 ③ 1.1 × 106 ④ 1.1 × 107 문 14. 밀도가 0.7 g/cm3 , 점도가 3.5 cP인 유체가 내경(inside diameter)이 6 cm인 원통관 속으로 흐를 때, 이 유동이 난류로 전이되는 임계속도에 가장 근접한 속도[cm/s]는? ① 1.75 ② 17.5 ③ 175 ④ 1750 문 15. 비압축성 유체가 입구의 내경(inside diameter)이 8 cm이고, 출구의 내경이 4 cm인 원통관 내부를 정상상태로 흐른다. 입구에서의 평균유속이 20 cm/s일 때 출구에서의 평균유속[cm/s]은? ① 80 ② 40 ③ 8 ④ 4 문 16. 수평 원통관을 통과하는 Hagen-Poiseuille 유동에서 부피유량이 1 m 3/s이다. 관의 길이, 압력차, 점도를 일정하게 유지하면서 관의 내부반지름을 3배로 크게 할 경우의 부피유량[m3/s]은? ① 3 ② 9 ③ 27 ④ 81 문 17. 물이 흐르는 관에서 지점 1과 2 사이의 압력차를 측정하기 위하여 U자관에 수은을 넣고 마노미터(manometer)를 설치하였다. 수은 기둥 높이의 눈금차가 20 cm라면 압력차[kPa]는? (단, 수은의 밀도는 13 g/cm3 , 물의 밀도는 1 g/cm3이고 중력가속도는 10 m/s2 이라고 가정한다) 20 cm 수은 물 1 2 ① 20 ② 22 ③ 24 ④ 26 문 18. NPr(Prandtl 수)의 물리적 의미는? ① 점성력/중력 ② 운동량확산계수/열확산계수 ③ 관성력/점성력 ④ 점도/확산계수 문 19. 지름은 0.05 m, 길이는 6 m이고 관벽의 두께는 매우 얇은 원통관의 바깥 표면에서 수증기의 응축으로 표면온도가 100 °C로 균일하게 유지 된다. 물이 0.5 kg/s의 질량속도로 관 내부를 흐르고, 입구온도와 출구온도는 각각 15 °C와 57 °C이다. 물의 흐름에 관한 평균대류열전달 계수()는? (단, 36 °C에서 물의 정압열용량  Jkg․K 이고, 대수평균온도차   ln       ℃ 이다) ①  ｍ×ｍ kgs×Jkg‧K ℃ ℃ ②  ｍ×ｍ kgs×Jkg‧K ℃ ℃ ③  kgs×Jkg‧K ｍ×ｍ ℃ ℃ ④  kgs×Jkg‧K ｍ×ｍ ℃ ℃ 문 20. 초기 온도 20 °C인 1 L의 물을 800 W급 전기 주전자에서 가열 하려고 한다. 주전자에서의 열손실을 무시할 경우 물을 90 °C까지 가열하는데 소요되는 시간[s]은? (단, 물의 밀도는 1 kg/L, 주전자의 질량은 0.4 kg, 주전자의 비열은 0.8 kJ/kg·°C, 물의 비열은 4.2 kJ/kg·°C이고, 물성치는 온도에 따라 변하지 않는다고 가정한다) ① 367.5 ② 395.5 ③ 403.5 ④ 472.5