7급 국가직 전달현상 2007년 기출문제

시행 2007-08-09 · 책형 공 · 20문항 · 출처: 인사혁신처 공개 기출(공공데이터포털, 이용허락 제한 없음)

전체 풀기 (시험 모드)원본 PDF 받기 2007 7급 국가직 전과목

열전달이 원활하지 않을 때, 표면을 확장하기 위해 핀(fin)을 사용한다. 핀효율(fin efficiency)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

전달현상

①핀의 길이가 길수록 핀효율이 크다.
②핀의 단면적당 핀의 둘레(perimeter)가 작을수록 핀효율이 크다.
③핀의 열전도도가 클수록 핀효율이 크다.
④핀 주위에 있는 유체의 열전달계수가 작을수록 핀효율이 크다.

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정답 ① · 해설 보기

열흐름의 성질로 옳지 않은 것은?

전달현상

①대류는 뜨거운 표면으로부터 흐르는 유체쪽으로 열전달되는 것과 같이 유체의 흐름과 연관된 열의 흐름을 말한다.
②유체의 흐름이 점도차에 의해 유발되는 부력과 온도차로 인할 때 그 작용을 자연대류라 한다.
③흐름이 펌프나 교반기 같은 기계적 장치에 의할 때 강제대류라 한다.
④복사는 공간을 통해 전자기파(electromagnetic wave)에 의한 에너지 전달이다.

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정답 ② · 해설 보기

비압축성 뉴튼 유체가 중력에 의하여 원통관을 수직으로 흘러내릴 때, 유체의 속도분포는 <보기>와 같이 최대값이 U인 2차 곡선 형태를 이룬다. 이 상태에서 원통관을 위쪽으로 속도 U로 움직이게 하면 정상상태에서 유체의 속도분포는 어떻게 되는가?

전달현상

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정답 ① · 해설 보기

비압축성 뉴튼 유체가 반지름이 R인 원통관 내를 흐른다. 완전발달층류흐름이라면, 속도가 평균속도와 같게 되는 원통관 중심선으로부터 반지름 방향의 거리는?

전달현상

① $\frac{R}{3}$
② $\frac{R}{3}$
③ $\frac{R}{2}$
④ $\frac{R}{2}$

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정답 ③ · 해설 보기

McCabe－Thiele법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

전달현상

①각 단에서 상승하는 증기의 엔탈피는 모두 같다.
②관벽에 의한 열손실과 혼합열을 고려하여 엔탈피를 구한다.
③정류부 조작선의 기울기는 액체흐름 유량과 증기흐름 유량의 비를 나타낸다.
④회수부(stripping section) 조작선의 기울기는 항상 1보다 크다.

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정답 ② · 해설 보기

두께 1 mm의 얇은 플라스틱 막(membrane)을 사용하여 기체증기와 헬륨을 분리한다. 정상상태에서 얇은 막 내의 헬륨농도는 내부와 외부표면에서 각각 0.02와 0.005 kmol/m³이다. 플라스틱에 대한 헬륨의 2성분 확산계수가 1.0 × 10^-9m²/s일 때, 확산유속(flux) [kmol/s m²]은? (단, 1차원 정상상태 확산이며, 얇은 막은 정체되어 있고, 전체 농도는 균일하다고 가정한다)

전달현상

①1.1 × 10^-8
②1.3 × 10^-8
③1.5 × 10^-8
④1.7 × 10^-8

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정답 ③ · 해설 보기

각 무차원군에 대한 정의와 물리적 의미가 옳지 않은 것은?

전달현상

①Nusselt 수 = $\frac{h D}{k}$ = $\frac{convective thermal resistance}{conductive thermal resistance}$
②Reynolds 수 = $\frac{D v ρ}{μ}$ = $\frac{inertia force}{viscous force}$
③Prandtl 수 = $\frac{C _{P} μ}{k}$ = $\frac{momentum diffusivity}{thermal diffusivity}$
④Schmidt 수 = $\frac{μ}{ρ D _{A B}}$ = $\frac{momentum diffusivity}{mass diffusivity}$

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정답 ① · 해설 보기

열생성(heat generation)이 없고, 열전도율이 일정한 벽 내에서의 1차원 정상상태 전도가 일어날 때, 열전달방정식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단,

T

는 온도,

x

와

r

은 열전달방향의 변수,

k

는 열전도도,

L

은 원통길이,

r_{1}

r_{2}

는 내경과 외경을 각각 나타낸다)

전달현상

①
평면벽(plane wall)에 대한 온도분포방정식은

$\frac{d ^{2} T}{d x ^{2}} = 0$ 이다.
②
구형벽(spherical wall)에 대한 열전달속도는

$\frac{4 π k Δ T}{( 1/ r _{1} ) - ( 1/ r _{2} )}$ 이다.
③원통형벽(cylindrical wall)에서의 열저항은 $\frac{l n ( r _{2} / r _{1} )}{2 π L k}$ 이다.
④
구형벽(spherical wall)에서의 온도분포방정식은

$\frac{1}{r} \frac{d}{d r} (r \frac{d T}{d r}) = 0$ 이다.

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정답 ④ · 해설 보기

온도가 T_a인 유체 속에 온도가 T_b (T_a > T_b)인 구형 입자가 담겨있다. Nusselt 수가 일정한 상수값을 가질 때, 유체로부터 입자로 전달되는 열에너지의 총량은 입자의 직경과 어떠한 상관관계를 갖는가?

전달현상

①직경에 반비례함
②직경에 비례함
③직경의 제곱에 반비례함
④직경의 제곱에 비례함

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정답 ② · 해설 보기

10.

안쪽으로부터 A, B, C 세층의 벽돌로 이루어진 가열로가 있다. 각 층의 두께는 순서대로 150, 70, 200 mm이며, 열전도도는 각각 0.1, 0.05, 1.0 kcal/m hr °C이다. 가열로의 내부 온도(A층 안쪽)가 650 °C, 외부온도(C층의 바깥쪽)가 30 °C일 때 단위면적당 열손실(q)과 A와 B층 사이의 온도(T)는?

q (kcal/hr m²) T (°C)

전달현상

①100 250
②200 350
③250 70
④340 300

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정답 ② · 해설 보기

11.

밀도가 1.2 kg/m³인 유체가 평균유속 500 cm/s로 원통관을 흐를 때의 질량유량이 60 kg/s라면 관의 단면적은?

전달현상

①0.004 m²
②0.1 m²
③10 m²
④250 m²

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정답 ③ · 해설 보기

12.

구(sphere)의 중력침강에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

전달현상

①Stokes법칙의 적용범위에서 종말속도는 입자 직경의 제곱에 비례한다.
②Newton법칙의 적용범위에서 종말속도는 입자 직경의 제곱근에 비례한다.
③Stokes법칙의 적용범위에서 종말속도는 유체점도의 제곱에 반비례한다.
④Newton법칙의 적용범위에서 종말속도는 유체점도에 무관하다.

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정답 ③ · 해설 보기

13.

주어진 온도에서 순수 증기압이 500 mmHg인 톨루엔과 200 mmHg인 벤젠의 혼합물은 이상 액체－기체 혼합물을 만든다. 평형상태에서 액상 톨루엔의 몰분율이 0.2일 때, 이 혼합물의 전압(total pressure)은?

전달현상

①260 mmHg
②350 mmHg
③440 mmHg
④700 mmHg

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정답 ① · 해설 보기

14.

확산에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

전달현상

①기체는 액체보다 확산계수가 크다.
②기체는 온도가 증가함에 따라 확산계수가 커지나 액체는 작아진다.
③기체는 압력이 증가함에 따라 확산계수가 작아지나 액체는 영향을 받지 않는다.
④기체는 혼합물 중 다른 성분의 분자량이 커질수록 확산계수가 작아지나 액체는 용매의 분자량이 커질수록 확산계수가 커진다.

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정답 ② · 해설 보기

15.

그림과 같이 비중이 0.9인 나무토막이 기름(비중 0.7)과 물의 계면에 떠있다. 정상상태에서 나무토막 중 물에 잠겨있는 부분의 분율은?

전달현상

① $\frac{4}{5}$
② $\frac{3}{4}$
③ $\frac{2}{3}$
④ $\frac{1}{2}$

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16.

마찰계수(friction factor)의 물리적 의미는?

①관성력점성력 ②압력점성력

③표면전단력운동에너지 ④운동에너지중력

전달현상

①①
②②
③③
④④

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정답 ③ · 해설 보기

17.

표면적이 0.1 m²인 냉동 이산화탄소(dry ice) 위로 공기가 2 .0 ｍ/s의 유속으로 흐르고 있다. 흐르는 공기 속으로 이산화탄소가 0.04 gmol/s만큼 승화에 의해 방출된다고 할 때, 냉동 이산화탄소 표면위의 경계층(boundary layer)에서 이산화탄소의 물질전달계수는? (단, 공기의 온도와 압력은 20 °C, 1 기압으로 일정하고 냉동 이산화탄소 표면에서의 이산화탄소 농도는 2.0 gmol/m³이고 표면으로부터 공기 중으로 승화된 이산화탄소는 순간적으로 희석되어 경계층 외부의 이산화탄소 농도는 0이라 가정한다)

전달현상

①0.06 m/s
②0.08 m/s
③0.10 m/s
④0.20 m/s

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18.

충전물로 채워진 흡수탑에 소량의 A가 포함된 2성분 기체 혼합물을 그림과 같이 아래에서 위로, 용액 흡수제를 위에서 아래로 보내 기체상의 A 성분을 흡수 제거하고자 한다. A 성분의 흡수는 헨리법칙을 따르며, x－y 선도상의 조작선과 평형선은 각각 직선이다. 흡수탑의 기상 공급농도(

y_{i}

)와 흡수탑의 지름이 일정할 경우, 흡수탑의 충전층 높이를 낮추기 위한 운전 조건으로 옳지 않은 것은?

전달현상

①기체의 몰 공급 속도(mol/hr)를 감소시킨다.
②총괄물질전달계수를 증대시킨다.
③A성분의 출구농도( $y_{0}$ )를 높게 설계한다.
④액상의 A와 평형상태 기상 농도값이 큰 흡수제를 사용한다.

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19.

연속증류탑에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

전달현상

①탑 상부로 갈수록 휘발성이 큰 성분이 농축된다.
②McCabe-Thiele법으로 이상단의 수를 구한다.
③환류비가 커지면 탑상제품(distillate)의 양이 적어진다.
④원료공급단 아래의 단은 정류부(rectifying section)에 속한다.

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20.

직경이 2 mm, 길이가 1 m인 모세관을 통해 물이 0.5 m/s의 평균유속으로 흐를 때의 압력강하(ΔP)는? (단, 물의 밀도는 1 g/cm³이고 점도는 1 cP이다)

전달현상

①1000 Pa
②2000 Pa
③3000 Pa
④4000 Pa

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