2016 국가직 7급 전달현상 문제 정답 - 2016.8.27.

 

전달현상-2정답(2021-05-02 / 230.1KB / 189회)

 

 전달현상 2 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 두께 1 mm인 투과막 양쪽에 기체 A가 서로 다른 농도로 있다. 투과막 양쪽 벽면에서 기체 A의 농도가 각각 100 mol/m3와 20mol/m3일 때 투과막을 통한 기체 A의 몰확산 플럭스[mol/m2․s]는? (단, 기체 A의 확산계수(A)는 × m s이다) ① 0.016 ② 0.16 ③ 1.6 ④ 16 문 2. 충전탑에서 액체가 충전물과 접촉할 때 특정 경로를 따라 흐르게 되어 충전탑의 성능을 저해하는 현상은? ① 범람(flooding) ② 부하점(loading point) ③ 편류(channeling) ④ 퍼징(purging) 문 3. 연속식 다단 증류탑 설계에서 환류비에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 환류비를 증가시키면 단수를 줄일 수 있다. ② 최적 환류비는 고정비용과 운전비용의 합이 최소화될 수 있도록 결정한다. ③ 환류비를 증가시키면 재비기(reboiler)에 공급하는 에너지 비용이 감소한다. ④ 환류비를 증가시키면 증류탑의 직경이 커져야 한다. 문 4. 원형관을 통해 흐르는 뉴턴 유체에 적용되는 Hagen-Poiseuille 식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 단위길이당 압력강하는 유체의 밀도와 무관하다. ② 관의 내경 방향으로의 유속 분포는 포물선 형태이다. ③ 관벽면에서의 유속은 0이다. ④ 최대유속은 단위길이당 압력강하에 반비례한다. 문 5. 그림과 같은 도관에서의 유체의 흐름에 대해                  의 관계식이 성립할 조건으로 옳은 것은? (단, 는 지점 에서의 유속, 는 지점 에서의 압력, 는 지면으로 부터 지점 까지의 높이, 밀도 는 지점과 상관없이 동일하며 지점 는 1 또는 2이다) ①    ,  ,  ②  ,  ,  ① 압축성 유체에 대해 성립한다. ② 비정상상태 흐름에 대해 성립한다. ③ 비점성(inviscid) 유체에 대해 성립한다. ④ 비등온 흐름에 대해 성립한다. 문 6. 면적 1 m 2 , 두께 30 mm인 유리창을 통해 실내에서 실외로 열손실이 발생하고 있다. 유리창을 경계로 실내 온도와 실외 온도가 각각 300 K과 255 K인 경우 유리창을 통한 열손실속도 [W]는? (단, 유리창의 열전도도()는 Wm⋅K, 유리창 안쪽과 바깥쪽에서의 열전달계수(와 o)는  Wm ⋅K으로 동일하다) ① 1 ② 10 ③ 100 ④ 1000 문 7. Nusselt 수(Nu)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 유체의 대류 열전달 저항에 대한 전도 열전달 저항의 비(ratio) 이다. ② Nu를 정의하는 데 사용되는 열전도도는 유체 속에 있는 고체의 열전도도이다. ③ 강제 대류 열전달에 있어서 Nu는 레이놀즈(Reynolds) 수와 프란틀(Prandtl) 수의 함수가 된다. ④ 동일한 조건에서 열전도도가 커지면 Nu 값은 작아진다. 문 8. 그림과 같이 액체의 모세관 상승을 이용하여 표면장력을 측정 하고자 한다. 밀도 A인 액체 A에 모세관을 담그면 모세관 현상에 의해 액체는 높이 만큼 상승하고 모세관 내에 반경 인 액면이 형성된다. 액체 A와 접하고 있는 기체 B의 밀도를 B , 중력가속도를 라고 할 때 액체의 표면장력()을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 액체－기체 계면에서의 압력차 는 Laplace-Young 식에 의해서     라 가정한다) 기체 B  액체 A   ①     A B ②  A B ③   A B ④   A B 문 9. 이중관 열교환기(double-pipe heat exchanger)에서 등유와 물이 향류(countercurrent flow)로 접촉한다. 등유는 열교환기에 380 K 으로 도입되어 310 K으로 배출되고, 물은 280 K으로 도입되어 320 K으로 배출된다. 총괄 열전달계수가 110 W/m2․K이고 열전달 면적이 1.4 m 2일 때, 등유의 열손실속도[W]는? (단, ln≈ ln≈로 계산한다) ① 5500 ② 5600 ③ 6300 ④ 6600 전달현상 2 책형 2 쪽 문 10. 성분 A와 B로 구성된 25 °C 액체상 원료가 연속식 증류탑으로 공급될 때 원료공급선의 기울기는? (단, 액체상 원료의 기포점 (bubble point)은 1 기압에서 85 °C이며 비열과 기화열은 각각 0.4 cal/g․°C와 72 cal/g이다) ① 4.0 ② 3.3 ③ 2.5 ④ 1.2 문 11. 스테판－볼츠만 상수()의 단위로 옳은 것은? ① m ⋅K  W ② m ⋅K  J ③  s⋅m ⋅K J ④ m ⋅K J 문 12. 점도(viscosity)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 동점도(kinematic viscosity)는 점도를 밀도로 나눈 값이다. ② 점도가 큰 액체일수록 운동량을 빨리 전달한다. ③ 동점도의 차원은 확산계수(diffusivity)의 차원과 같다. ④ 기체의 점도는 온도가 높아짐에 따라 낮아진다. 문 13. 흡수탑 설계 시 기체의 흡수속도를 높이기 위한 방법으로 옳은 것은? ① 기체와 액체의 접촉면적을 감소시킨다. ② 흡수될 기체의 분압을 낮춘다. ③ 기체와 액체의 접촉시간을 감소시킨다. ④ 흡수온도를 낮춘다. 문 14. 평균 열전도도가 0.5 W/m․K인 단열재로 만든 벽의 두께가 50 cm 이다. 벽의 안쪽 면과 바깥쪽 면의 온도가 각각 100 °C와 20 °C 일 때, 벽을 통한 단위면적당 열손실속도[W/m2]는? ① 60 ② 70 ③ 80 ④ 90 문 15. 한 변의 길이가 인 정삼각형의 단면을 갖는 관의 상당지름 (equivalent diameter)은? ①    ②    ③     ④    문 16. 서로 혼합되지 않는 뉴턴 유체 A와 B의 －축 방향 속도 분포 (  )가 그림과 같다. 유체 A와 B를 포함한 유체 전체의 평균속도[cms]는? (단,   cm와   cm에서 유체의 －축 방향 속도는 각각 cms와 cms이다)   cm   cm   cm   cm cms   유체 B 유체 A   cm cms ①   ②   ③   ④   문 17. 비압축성 유체 내에서 구형 입자가 중력 침강한다. Stokes 법칙이 성립되는 영역에서 입자의 직경이 2배로 증가하면 입자의 종말 속도(terminal velocity)는 처음의 몇 배가 되는가? ①  ②  ③  ④   문 18. 기체 A와 B로 구성된 이성분 기체 혼합물이 －축 방향으로만 이동하고 있다. 기체 A와 B의 농도는 각각 A ＝ 7 mol/m3와 B ＝3 mol/m3이고, 절대속도는 각각 A ＝5 m/s와 B ＝10 m/s 일 때, 기체 혼합물의 몰평균 속도(molar-average velocity)[m/s]는? ① 6.5 ② 7.5 ③ 8 ④ 9 문 19. 기체 A에 대한 흡수공정에서 액상측 물질전달계수( )는 0.04 mol/m2․s이고 기상측 물질전달계수()는 0.02 mol/m2․s이다. 기체 A의 기－액 상평형이  A   A의 관계를 가질 때 기상측 농도추진력에 기초한 총괄 물질전달계수()[mol/m2․s]는? (단, A  A  A  이며 A는 기체 A의 절대 몰플럭스, A와 A는 각각 기체 A의 액상과 기상 몰분율, A  는 A와 평형관계에 있는 기체 A의 기상 몰분율이다) ① 0.01 ② 0.02 ③ 0.03 ④ 0.04 문 20. 같은 온도로 균일하게 유지된 두 개의 금속구 A와 B를 일정한 온도로 유지되는 무한 유체 안에 넣었다. 금속구 A의 반경은 금속구 B의 반경의 2배이고, 두 금속구 사이의 거리는 충분히 멀다고 가정한다. 금속구 B의 중심에서의 온도가 어느 특정 온도에 도달하는 데 소요되는 시간이 금속구 A에 비해 2배가 될 때, 금속구 A의 열확산도(A)는 금속구 B의 열확산도(B )의 몇 배인가? ① 2 ② 4 ③ 8 ④ 16