공기출 - 2016 지방직 9급 화학공학일반 문제 정답

화학공학일반-A 정답(2021-04-30 / 229.6KB / 302회)

화학공학일반 A 책형 1 쪽 화학공학일반 문 1. 증류탑에서 원료 공급선(feed line)의 기울기가 영(0)인 원료 공급 조건에 해당하는 것은? ① 액체와 증기의 혼합 원료를 공급할 경우 ② 포화증기를 공급할 경우 ③ 포화액체를 공급할 경우 ④ 과열 증기(superheated vapor)를 공급할 경우 문 2. 정상상태로 조업되는 반응기에 유입되는 흐름과 유출되는 흐름을 분석한 결과, 반응에 참여하지 않는 비활성물질의 조성이 유입 흐름과 유출 흐름에서 각각 20 mol %와 10 mol %이다. 이 반응기에 유입되는 흐름의 유속이 100 mol/s일 때 유출 흐름의 유속[mol/s]은? (단, 반응기에서 반응물은 생성물로 100 % 전환된다) ① 50 ② 100 ③ 200 ④ 500 문 3. 유량의 조절 또는 개폐의 목적으로 사용되는 밸브의 종류와 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 게이트 밸브 : 유량 조절에 적합하며 압력 강하가 작다. ② 글로브 밸브 : 유량 조절에 널리 사용되며 압력 손실이 크다. ③ 버터플라이 밸브 : 원판 회전에 의해 작동되며 개폐작용이 빠르고 간단하다. ④ 체크 밸브 : 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하여 역류를 방지한다. 문 4. 다음 분체 제조 장치 중, 가장 작은 크기의 분체를 제조할 수 있는 장치는? ① 콜로이드 밀(colloid mill) ② 선동 파쇄기(gyratory crusher) ③ 중간형 해머 밀(intermediate hammer mill) ④ jaw 파쇄기(jaw crusher) 문 5. 동점도(kinematic viscosity), 확산도(diffusivity) 및 열확산도(thermal diffusivity)의 차원은 모두 같다. 이들 차원으로 옳은 것은? (단, L은 길이, T는 시간, M은 무게를 나타낸다) ① L 2 T -1 ② M L 2 T -1 ③ L -1 T 2 ④ M L -1 T 2 문 6. 증류탑의 총괄 단효율(overall tray efficiency)이 70 %이고 McCabeThiele 법으로 구한 이론 단수가 20이라면 설계해야 할 증류탑의 실제 단수는? (단, 실제 단수는 소수점 첫째 자리에서 반올림한다) ① 6 ② 14 ③ 20 ④ 29 문 7. 공기 100 g의 온도를 20 °C에서 50 °C까지 승온하기 위해 필요한 열량[kcal]은? (단, 압력 변화는 없으며 공기의 정압비열()은 0.24 kcal/kg․°C이다) ① 0.24 ② 0.56 ③ 0.72 ④ 1.20 문 8. 유체 속에서 중력 낙하하는 입자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 입자에는 부력, 항력 및 중력이 작용하며 ‘가속력 ＝ 중력 － 부력 － 항력’의 관계식이 성립한다. ② 입자가 가속됨에 따라 항력이 증가하면서 가속도를 감소시키며 결국 가속도가 영(0)이 될 때 종말 속도에 도달한다. ③ 입자의 레이놀즈(Reynolds) 수가 1보다 상당히 작을 때(Re ≪1) Stokes 법칙이 적용되며 이 때 항력계수(, drag coefficient)는 0.40 ～ 0.45로 거의 일정하다. ④ 크기가 매우 큰 입자가 기체나 저점도 유체 내에서 낙하할 때에는 Stokes 법칙이 성립하지 않는다. 문 9. 성분 A, B로 구성된 이성분 혼합물이 축 방향으로만 이동하고 있다. A, B 성분들의 밀도는 각각  ＝1.5 g/cm3 , ＝1.0 g/cm3 이며 속도는 각각   ＝ 2 m/s,   ＝－0.5 m/s이다. Fick의 법칙에 의한 성분 A의 질량 플럭스[g/cm2․s]는? ① 150 ② 200 ③ 250 ④ 300 문 10. 온도가 같은 동일 부피의 수소 기체와 산소 기체의 무게를 측정 하였더니 서로 동일하였다. 이때 수소 기체의 압력이 4 atm이라면, 산소 기체의 압력[atm]은? (단, 수소 기체와 산소 기체는 이상 기체로 가정한다) ① 1 4 ② 1 2 ③ 1 ④ 2 문 11. 다음과 같은 복합 반응을 구성하는 반응 ㉠과 ㉡에서 반응물 A의 소멸속도를 각각 ㉠, ㉡라고 할 때, 반응물 B와 중간체 I에 대한 알짜 반응속도(net reaction rate) 와 를 ㉠와 ㉡로 올바르게 나타낸 것은? ㉠ 2A ＋ B → 2I ㉡ A ＋ I → P   ① ㉠ ㉠㉡ ② ㉠ ㉠㉡ ③   ㉠ ㉠㉡ ④ ㉠ ㉠㉡ 화학공학일반 A 책형 2 쪽 문 12. 내경이 10 cm인 원형 관에 밀도가 1.5 g/cm3인 유체가 2 cm/s 속도로 흐르고 있다. 레이놀즈(Reynolds) 수가 60이라고 가정할 경우, 이 유체의 점도[g/cm․s]는? ① 0.2 ② 0.3 ③ 0.4 ④ 0.5 문 13. 이상(ideal) 회분식 반응기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 반응이 진행되는 동안 반응물과 생성물의 유입과 유출이 없다. ② 반응 시간에 따라 반응기 내의 조성이 변하지 않는 정상상태 조작이다. ③ 조성과 온도는 반응기 내 위치와 무관하다. ④ 전환율(conversion)은 반응물이 반응기 내에서 체류한 시간의 함수이다. 문 14. 지름이 5 m인 물탱크에 5 m의 높이로 물이 채워져 있다. 지름이 10 cm인 수평관이 물탱크 바닥에 연결되어 있는 경우 배출구를 통한 초기 배출 속도[m/s]는? (단, 수평관에서의 마찰 손실은 무시하며 중력 가속도는 10 m/s2로 가정한다) ① 5 ② 10 ③ 15 ④ 20 문 15. 고체상의 수직벽에 의해 고온의 유체와 저온의 유체가 나뉘어져 있다. 두 유체 사이의 온도차가 2배로 증가된다면 이에 따른 열 전달량은 몇 배인가? (단, 정상상태를 가정하며 총괄 열전달계수와 열전달 면적은 일정하다) ① 0.5 ② 1.0 ③ 2.0 ④ 4.0 문 16. 다음은 흐름 단면이 원형인 관을 통해 흐르는 비압축성 유체의 속도 분포식이다. 이 유체의 평균 속도[m/s]는? (단, 는 유체의 속도, 은 관의 내반경, 은 관의 중심에서부터 반경 방향 거리 이다)       (m/s) ① 5 ② 10 ③ 15 ④ 20 문 17. 내경이 2 cm에서 4 cm로 변하는 관에서 유체가 흐를 때 내경이 2 cm인 관 내부에서 유체의 평균 유속이 1 m/s라면, 내경이 4 cm인 관 내부에서 유체의 평균 유속[m/s]은? (단, 유체의 밀도와 유량은 변화가 없으며 마찰은 무시한다) ① 4 ② 2 ③ 0.5 ④ 0.25 문 18. 벽에 얇은 플라스틱판이 붙어 있다. 플라스틱판 양쪽의 온도는 각각 50 °C와 55 °C이다. 정상상태에서 벽으로 전달되는 열 플럭스 (heat flux)[J/m2․s]는? (단, 플라스틱판의 열전도도는 0.6 J/m․s․°C 이다) T2 ＝ 50 °C T1 ＝ 55 °C 플라스틱판 T3 ＝ 0 °C 벽 15 cm 1 cm ① 3 ② 30 ③ 300 ④ 3,000 문 19. 총 외부 표면적이 100 ft2인 향류(countercurrent)이중관 열교환기 내에서 유체 A가 질량 유속 10,000 lb/h로 흐르며 200 °F에서 100 °F로 냉각된다. 냉각을 위해 50 °F인 유체 B가 5,000 lb/h의 유속으로 열교환기에 주입될 경우 대수평균온도차(log mean temperature difference)[°F]는? (단, 유체 A와 B의 열용량은 각각 0.5 Btu/(lb․°F), 0.8 Btu/(lb․°F)이며 ln2 ＝ 0.7, 대수평균온도차 값은 소수점 첫째 자리에서 반올림한다) ① 36 ② 48 ③ 60 ④ 72 문 20. 비압축성 뉴턴(Newtonian) 유체의 유동장을 나타내는 속도 벡터가 직교좌표계에서 다음과 같이 표현될 때, 비압축성을 항상 만족하기 위한 계수들()의 관계식으로 옳은 것은? (단,   ,   ,  는 각각 , , 축의 단위 벡터이다)       ①         ②      ③      ④    