2017 국가직 7급 전달현상 문제 정답 - 2017.8.26.

 

전달현상-가정답(2021-05-10 / 255.8KB / 156회)

 

 전달현상 가 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 유체 흐름의 압축성 또는 비압축성 판별에 가장 적합한 무차원수는? ① Reynolds 수 ② Mach 수 ③ Prandtl 수 ④ Euler 수 문 2. 열확산도(thermal diffusivity, )에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 열전도도, 밀도, 비열은 각각 , , 이다) ① 열확산도는 물질이 열에너지를 저장하는 능력에 대한 열에너지를 전도하는 능력의 정도를 나타낸다. ② 열확산도가 작으면 주위의 열적 환경 변화에 따라 새로운 평형에 느리게 도달한다. ③ 열확산도     로 정의된다. ④ 열확산도의 단위는 W․m -1․K -1이다. 문 3. 기체 분자가 미세 기공을 통과할 때 발생하는 Knudsen 확산에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 확산하는 기체 분자의 평균자유경로보다 미세 기공의 지름이 작을 때 발생한다. ② 전체 압력이 감소하면 Knudsen 수는 증가한다. ③ 온도가 증가하면 Knudsen 수는 감소한다. ④ 확산 기체의 분자량이 증가하면 Knudsen 확산계수는 감소한다. 문 4. A와 B가 등몰 상대 확산(equimolal counter diffusion)하고 있다. 이때 A의 확산 방향에 따른 A의 몰분율 변화를 나타낸 것은? ① A의 확산 방향 0 1.0 ② A의 확산 방향 0 1.0 ③ A의 확산 방향 0 1.0 ④ A의 확산 방향 0 1.0 문 5. 평판 위를 흐르고 있는 뉴턴 유체의 －축 방향 속도 분포( )가 그림과 같다. 평판으로부터 1 m 떨어진 위치와 2 m 떨어진 위치 에서의 전단응력 차이[Pa]는? (단, 유체의 점도는 0.5 Pa․s이고 그림에서 속도와 거리의 단위는 각각 m․s -1와 m이다)       ①   ②   ③   ④   문 6. 반응물 A가 반지름 인 구형 촉매입자 내부로 확산되어 생성물 B로 바뀌는 1차 반응(  )이 일어난다. 정상상태에서 촉매입자 중심으로부터의 거리()에 따른 A의 농도 분포를 구하기 위해 필요한 물질수지식은? (단,  와 는 각각 A와 B의 농도이고 만의 함수이며, 와 는 각각 확산계수와 반응속도 상수이다) ①               ②             ③               ④            문 7. 열교환기를 이용하여 튜브(tube) 내부를 흐르는 액체 A를 가열 하고자 한다. 액체 A는 10 °C로 유입되어 20 °C로 배출되며, 튜브 외부를 흐르는 액체 B의 열교환기 입구와 출구 온도는 각각 80 °C와 40 °C이다. A의 비열이 B의 비열의 2배이고 A의 질량 유속이 2 kg․min-1일 때, B의 질량유속[kg․min-1]은? (단, 비열은 일정하며 열손실은 없다) ① 0.5 ② 1 ③ 2 ④ 4 전달현상 가 책형 2 쪽 문 8. 기체 흡수공정에서 액상 경막 물질전달저항이 기상 경막 물질전달 저항의 9배일 때 기상 총괄 물질전달계수는 이다. 기상 경막 물질전달저항을 일정하게 유지한 상태에서 액상 경막 물질전달 저항을 기상 경막 물질전달저항의 4배로 하였을 때, 기상 총괄 물질전달계수를 라 하면 는? (단, 기체 흡수공정은 이중 경막론을 따른다) ① 1.5 ② 2.0 ③ 2.5 ④ 3.0 문 9. 그림과 같이 목의 단면적이 인 수평 벤튜리관을 이용하여 단면적이 인 파이프 안을 흐르는 유체 1의 평균 유속을 구하고자 한다. 마노미터에 채워져 있는 유체 2 밀도()가 유체 1 밀도()의 1.5배일 때, 벤튜리관 목에서 유체의 평균유속()을 옳게 표현한 것은? (단, 는 중력가속도이고, 흐름에 마찰은 없으며 베르누이 방정식의 가정을 만족한다)         ＝ 1.5 ①     ②         ③     ④         문 10. 구형입자가 충전되어 있는 충전탑에 유체가 하단에서 상단으로 흐르고 있다. Reynolds 수(Rep)가 1,000보다 클 때, 최소유동화 속도()와 입자직경()과의 관계로 옳은 것은? ① 은   에 비례한다. ② 은 에 비례한다. ③ 은   에 비례한다. ④ 은   에 비례한다. 문 11. 복사(radiation) 열전달에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 흑체의 총 방사력은 절대온도의 4제곱에 비례한다. ② 복사에 의한 열전달은 매질이 없어도 가능하다. ③ 온도가 증가하면 최대 단색광 복사에너지가 나타나는 파장 (max )은 커진다. ④ 복사는 전자기파에 의한 열전달이다. 문 12. 표면적이 10 m 2인 500 K의 평판 위로 320 K의 공기가 흐를 때, 열전달 속도[kW]는? (단, 평균 열전달계수는 20 W․m -2․K -1이다) ① 36 ② 72 ③ 360 ④ 720 문 13. 유체 A와 B의 전단 응력(shear stress)과 전단 변형률(rate of shear strain)의 관계가 그림과 같을 때, 전단 변형률의 변화에 따른 점도를 옳게 나타낸 것은? 전단 변형률 A B ① A B 전단 변형률 ② A B 전단 변형률 ③ A B 전단 변형률 ④ A B 전단 변형률 문 14. 몰분율이 각각 0.2, 0.4, 0.4인 A, B, C로 이루어진 기체 혼합물 에서 고정면에 대한 각 성분의 절대속도는 각각 10 m․s -1, 2 m․s -1, －12 m․s -1이다. A의 농도가 12 mol․m -3일 때, A의 몰 확산 플럭스 [mol․m -2․s -1]는? ① 24 ② －24 ③ 144 ④ －144 문 15. 탈거탑(stripping column)을 이용하여 에탄올로부터 미량의 난용해성 물질을 제거하고자 한다. 평형선이 ∗ 일 때, 총괄효율()은? (단, 액상과 기상의 질량유속은 각각 400 kg․h -1와 40 kg․h -1이고, 머프리(Murphree) 효율()은 0.5이다) ① ln  ln  ② ln  ln  ③ ln  ln  ④ ln  ln  전달현상 가 책형 3 쪽 문 16. 포화액체의 풀비등(pool boiling)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 포화액체의 풀비등은 일반적으로 자연대류, 핵비등, 전이비등, 막비등의 네 구간으로 나눌 수 있다. ② 전이비등 구간에서 열플럭스는 Leidenfrost점에서 최소점에 도달한다. ③ 막비등 구간에서는 열전달의 주요 저항이 가열표면을 덮고 있는 증기막에 의해 나타난다. ④ 핵비등 구간에서는 복사 열전달이 중요한 역할을 한다. 문 17. 열전도도가 각각 과 이고 두께가  및 인 두 평판이 그림과 같이 접해 있을 때, 정상상태에서 유효열전도도(effective thermal conductivity) eff를 이용하여 전도 열전달식을   eff   로 표현하였다. 이때 eff를 과 로 나타낸 것은? (단, 평판의 면적은 두께에 비하여 매우 넓고 평판 사이에 공극은 없으며,   이다)       ①    ②    ③    ④    문 18. 지름이 4 cm이고 Reynolds 수(Re)가 20,000인 젖은 벽탑(wetted-wall tower)에서 액체를 공기 중으로 증발시키고 있다. Sherwood 수(Sh)에 대한 Reynolds 수와 Schmidt 수(Sc)의 상관식이 Sh＝0.01 × Re ×Sc 0.5일 때, 기체 경막(gas film)의 유효 두께[cm]는? (단, 공기의 밀도와 점도는 각각 1×10-3 g․cm-3와 2×10-4 g․cm-1․s -1 이고, 공기에 대한 액체의 확산계수는 0.2 cm2․s -1이다) ① 0.01 ② 0.02 ③ 0.03 ④ 0.04 문 19. 공기 밀도가 1.2 kg․m -3이고 헬륨 밀도가 0.2 kg․m -3일 때, 직경 2 m인 구형 헬륨 열기구가 들어 올릴 수 있는 최대 무게[N]는? (단, 열기구 자체의 무게는 무시하고, 원주율은 3, 중력가속도는 10 m․s -2으로 한다) ① 40 ② 50 ③ 60 ④ 70 문 20. 중력장 내 액체 속에서 자유낙하 하는 구형 고체에 작용하는 힘은 다음과 같다. 이 구형 고체의 종말속도는? (단, 는 액체의 밀도, 는 고체의 밀도, 은 고체의 질량이다. 는 항력계수, 는 중력가속도, 는 액체에 대한 고체의 상대속도, 는 고체의 투영면적이다) ○ 중력 :    ○ 부력 :     ○ 항력 :        ①    ②        ③    ④       