공기출 - 2019 국가직 7급 전달현상 문제 정답

전달현상-가 정답(2021-05-20 / 378.9KB / 189회)

2019년도 국가공무원 7급 공개경쟁채용 필기시험 전달현상 가 책형 1 쪽 전달현상 문 1. 부피 1 L인 어떤 유체의 무게가 10 N일 때, 이 유체의 밀도 [kg m -3]는? (단, 중력가속도는 10 m s -2이다) ① 100 ② 200 ③ 1,000 ④ 2,000 문 2. 내부 반지름 , 외부 반지름  , 길이 , 열전도도 인 원통형 관의 반지름 방향 열전달 저항은? ① ln  ②    ③  ln ④    문 3. 비압축성 유체가 원통형 수평관 내에서 완전발달된 층류로 흐르고 있다. 관 중심에서의 유속이 10 m s -1라면, 이 유체의 평균 유속 [m s -1]은? ① 2 ② 3 ③ 4 ④ 5 문 4. 이성분계 혼합물 분리를 위한 증류탑에서 환류비(reflux ratio, RD)가 4일 때, McCabe-Thiele 선도에서 정류부(rectifying section)의 조작선 기울기는? ① 0.2 ② 0.25 ③ 0.8 ④ 1.25 문 5. 고정된 수평 평판 사이에서 서로 섞이지 않는 두 종류의 비압축성 뉴튼 액체가 흐르고 있다. 두 액체는 매우 천천히 흐르기 때문에 액체가 접한 계면은 안정적인 수평면을 이룬다. 평판 사이의 속도 분포가 그림과 같을 때, 두 액체의 밀도와 점도를 각각 비교한 것으로 옳은 것은? (단, 액체 Ⅰ과 액체 Ⅱ는 각각 아래와 위에서 흐르고 있으며 Ⅰ과 Ⅰ은 액체 Ⅰ의 밀도와 점도이고, Ⅱ와 Ⅱ는 액체 Ⅱ의 밀도와 점도이다) ① ⅠⅡ, Ⅰ>Ⅱ ③ ⅠⅡ ④ Ⅰ>Ⅱ, Ⅰ<Ⅱ 문 6. 30 wt% A와 70 wt% B로 이루어진 혼합물이 증류탑에서 분리되고 있다. 혼합물의 유입속도는 10,000 kg h -1이며 탑위 제품(overhead product)에서 A의 질량분율이 0.9, 탑밑 제품(bottom product)에서 B의 질량분율은 0.9이다. 이때 탑위 제품의 유출속도[kg h -1]는? ① 2,500 ② 3,000 ③ 5,500 ④ 7,500 문 7. 10 mm의 간격으로 떨어져 있는 수평 평판 사이에 뉴튼 유체가 채워져 있다. 아래 평판은 정지되어 있고, 위 평판은 0.4 m s -1의 일정한 속도로 수평 방향으로 움직인다. 정상상태에서 0.02 N m -2의 전단응력이 유체에 가해질 때, 이 유체의 점도[cP]는? ① 0.25 ② 0.50 ③ 2.5 ④ 5.0 문 8. 유체에 잠겨 냉각되는 고체의 비정상상태 열전달 해석에 사용되는 Biot 수(Bi)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① Biot 수가 작아지면 고체 내부의 온도 구배는 커진다. ② Biot 수가 작은 경우(Bi ≪ 0.1), 고체 내부의 전도 저항이 유체의 대류 저항에 비해 작다. ③ Biot 수가 큰 경우(Bi ≫ 50), 표면에서 대류에 의해 나갈 수 있는 열의 양이 전도에 의해 표면에 도달하는 열의 양보다 큰 것을 의미한다. ④ Biot 수는 고체 내부와 유체 경계층의 온도 분포에 영향을 준다. 문 9. 열전도도 20 W m -1 K -1이고 두께 50 cm인 벽 A의 양쪽 표면 온도차가 10 °C일 때의 열손실[W]과 두께 10 cm인 벽 B를 통한 열손실[W]이 같다. 벽 B의 양쪽 표면 온도차가 40 °C일 때, 벽 B의 열전도도[W m -1 K -1]는? (단, 정상상태 열전달을 가정하며 벽 A와 벽 B의 열흐름 수직면적은 동일하다) ① 1 ② 2 ③ 4 ④ 5 2019년도 국가공무원 7급 공개경쟁채용 필기시험 전달현상 가 책형 2 쪽 문 10. 향류 추출탑에서 4 wt% A와 96 wt% B로 이루어진 혼합물로부터 순수한 용매를 이용하여 A를 분리한다. 용매의 질량 유량은 혼합물의 질량 유량의 두 배이고, 각 흐름 방향으로 유량은 변하지 않는다. 한 개의 이상단을 사용할 때 추출액(extract)에서 A의 농도[wt%]는? (단, 추출액과 추잔액(raffinate) 사이에서 A의 질량기준 분배계수는 2이다) ① 0.8 ② 1.2 ③ 1.6 ④ 2.0 문 11. 병류의 이중관 열교환기에서 두 흐름의 온도분포가 그림과 같다. 총괄열전달계수는 250 W m -2 K -1로 일정하고 열흐름 속도가 25 kW일 때, 이 열교환기의 전열 면적[m2]은? (단, ln 3 ＝ 1.1로 한다) ① 1.0 ② 1.5 ③ 2.0 ④ 2.5 문 12. 물질전달에서 확산계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 길이 차원과 시간 차원을 각각 L과 t로 표기할 때 확산계수는 L 2 t-1의 차원을 갖는다. ② 희석용액에서 구형 액체 분자의 반경이 커질 경우 StokesEinstein 식으로부터 예측한 확산계수는 증가한다. ③ 난류의 중심에서는 와류 확산계수가 분자 확산계수보다 크다. ④ 온도가 증가하면 일반적으로 기체의 확산계수는 증가한다. 문 13. 물질 A로 입사된 복사 에너지의 투과율이 0.3, 반사율이 0.6일 때 이 물질의 흡수율은? ① 0.1 ② 0.3 ③ 0.5 ④ 0.6 문 14. 유체 A가 5 L h -1의 부피유량으로 원통형 수평관을 통해 이송되고 있다. 관의 지름과 단위 길이당 압력차가 각각 두 배가 될 때, 이 유체의 부피유량[L h -1]은? (단, 유체의 점도는 일정하고 흐름은 Hagen-Poiseuille 관계식을 만족한다) ① 20 ② 40 ③ 80 ④ 160 문 15. 2차원 비회전, 비압축성 흐름 장(field)에 대한 속도 퍼텐셜(velocity potential)이      으로 주어질 때, 흐름의 방향 속도 성분( )과 방향 속도 성분()은?   ①   ②   ③   ④   문 16. 그림과 같이 에탄올이 들어 있는 개방형 탱크 하부에 마찰을 무시할 수 있는 짧은 배출 파이프가 연결되어 있다. 파이프의 지름은 탱크의 지름에 비해 매우 작으며 탱크 상부의 자유 액면으로부터 배출 파이프 중심까지의 높이 차이 h는 4.9 m이다. 이때 파이프 중심에서 에탄올의 배출 유속[m s -1]은? (단, 중력 가속도는 9.8 m s -2이다) h＝ 4.9 m ① 2.4 ② 9.8 ③ 24 ④ 49 문 17. 유량 200 mol h -1의 액체 혼합물 원료(feed)가 90 °C 단열조건에서 운전되는 플래시(flash) 증류 장치로 유입된다. 증류 후 액체 생성물의 유량이 120 mol h -1일 때, 주입되는 원료의 온도[°C]는? (단, 원료의 열용량은 30 cal mol -1 °C-1이고 증류 조건에서 기화열은 6,000 cal mol -1이다) ① 110 ② 130 ③ 150 ④ 170 2019년도 국가공무원 7급 공개경쟁채용 필기시험 전달현상 가 책형 3 쪽 문 18. 2차원 고체 열전달 미분방정식을 다음과 같이 나타낼 수 있는 조건은? (단, T는 온도를 의미한다)            ① 열원이 있는 비정상상태 ② 열원이 있는 정상상태 ③ 열원이 없는 비정상상태 ④ 열원이 없는 정상상태 문 19. 밀도 1,500 kg m -3 , 반지름 1 cm인 구형 고체입자 A를 용매에 녹이고자 한다. 입자 표면에서 A의 질량농도는 1,000 kg m -3으로 일정하며, 물질전달계수는 5 × 10-5 m s -1이다. 이 조건에서 입자의 반지름이 0.5 cm가 될 때까지 걸리는 시간[s]은? (단, 용액 벌크 에서 A의 농도는 무시한다) ① 50 ② 100 ③ 150 ④ 200 문 20. 온도 400 K에서 기체 분자 A가 촉매 기공을 통해 Knudsen 확산을 하고 있고 이때 A의 Knudsen 확산계수는 이다. 동일한 촉매 기공에서 분자량이 A의 두 배인 기체 분자 B의 Knudsen 확산계수()가 와 같아지는 온도[K]는? ① 200 ② 400 ③ 800 ④ 800