7급 국가직 전달현상 2012년 기출문제

물이 반지름 1 cm인 파이프와 반지름 2 cm인 파이프로 만들어진 동심원 파이프의 환상 공간을 흐를 때, 수력학적 지름(hydraulic diameter) [cm]은? (단, 물은 반지름이 작은 파이프의 외부와 반지름이 큰 파이프의 내부로 되어 있는 수로의 모든 단면과 접촉하면서 흘러가고, 파이프의 두께는 고려하지 않는다)

x－축 방향으로 충분히 긴, 내경 2 cm인 원형 파이프 내를 어떤 유체가 층류로 흐르고 있다. 이 유체의 점도는? (단, 유체는 뉴튼성 유체, 유량 Q는 (π/128) cm³/s, 압력강하구배 $\frac{dP}{dx}$는 1 dyne/cm³이다)

전단응력(${\tau }_v$)과 전단율$(\frac{du}{dy})$의 관계를 다음 식과 같이 나타낼 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A는 상수, K는 흐름 일관성지수, n은 흐름 거동지수이다)

${\tau }_v$ ＝ A ＋ K${\left(\frac{du}{dy}\right)}^{\mathrm{n}}$

교반되는 물 속에 어느 기체(확산계수 D_AB ＝ 6 × 10^-5 cm²/s)를 흡수시키는 실험을 하였더니 평균물질전달계수가 1.2 × 10^-3 cm/s로 나타났다. 경막 이론(film theory)에 의해 예측된 경막 두께 [μm]는?

반경이 R인 원형관 안으로 유체가 흐른다. 원형관 안에서의 속도 분포가 u(r) ＝ $1-\frac{r}{R}$(r은 관의 중심으로부터의 거리)로 표현될 때, 유체의 평균 속도는? (단, 유체의 밀도는 일정하다)

온도가 1,090 K인 흑체 A의 방사력은 80 kW/m²이고, 이 흑체의 방사력이 최대가 되는 파장(λ_max)은 2.2 μm이다. 다른 온도를 갖는 흑체 B의 방사력이 5 kW/m²이라면, 흑체 B의 λ_max [μm]는?

어떤 두 물질 A와 B로 이루어진 단열재의 두께에 따른 정상상태 온도구배(temperature gradient)가 다음과 같다. 열전도도와 단열효과에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 두 물질의 단열효과는 그림에서 주어진 두께만큼의 물질을 사용한 경우에 대하여 비교한다)

다음 그림과 같이 반경 R인 모세관을 밀도 ρ인 액체에 담그면 모세관 현상에 의하여 액면이 높이 h만큼 상승하게 된다. 액체와 접하고 있는 기체의 밀도는 액체의 밀도에 비하여 매우 작고 중력 가속도는 $g$이다. 이때 표면장력 $\sigma$에 대한 표현으로 옳은 것은? (단, 모세관 벽에 대한 액체의 젖음이 매우 좋아 젖음각은 0°라고 가정한다)

관의 직경이 일정하고 그림과 같이 직각으로 구부러진 관이 있다. 지점 B는 A보다 10 m 위에 있고 C는 A와 같은 높이에 있다. 관의 내부에 상온의 물이 정상상태로 흐르고 있고, 압력계를 통해 측정한 압력은 P_A ＝ 1.9 × 10⁵ N/m², P_B ＝ 1.0 × 10⁵ N/m²이다. 이때 A지점과 C지점의 압력을 비교하면? (단, 물의 밀도는 1 g/cm³으로 일정한 것으로 가정한다)

다음 중 대류열전달계수 h의 단위는?

용액과 슬러리용 건조기로서 증발관, 결정화장치, 건조기, 크기 축소장치 및 분급기의 기능을 모두 갖춘 건조기는?

막분리 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

수평 전기가열선을 끓는 액체가 들어 있는 용기 내에 넣고, 가열선의 표면 온도와 액체의 온도 간의 온도차이($\Delta T$)를 아주 작은 값에서부터 점차 증가시키며 용액을 가열하고, 열훌럭스(q/A)를 측정하여 로그좌표에 $\Delta T$ 대 q/A를 도시하였더니, 네 구간으로 나눌 수 있는 곡선이 얻어졌다. 셋 째 구간의 명칭으로 옳은 것은?

어느 고분자 막을 통과하는 산소와 질소의 확산계수를 각각 2와 1이라고 하고, 용해도계수를 각각 2와 1이라고 하자. 이 경우, 이 고분자 막의 질소에 대한 산소의 선택도(selectivity)는?

두께가 d이고 열전도도가 k₀인 판과 두께가 d이고 열전도도가 2k₀인 판을 붙여서 두께 2d인 판을 만들었다. 정상상태하에 균일한 열전도도 k를 갖고 두께가 2d인 판이 있을 때, k가 k₀의 몇 배이면 두 경우의 열훌럭스가 같게 되는가? (단, 두 경우의 온도차이 $\Delta T$는 같다)

다음 이성분계 혼합물의 질량－평균 속도(mass-average velocity) [cm/s]는? (단, 속도는 $x$－축 방향 한 성분만 고려한다)

${\rho }_A$ ＝ 0.25 g/cm³, ${\rho }_B$ ＝ 0.75 g/cm³,

$v_A$ ＝ 2 cm/s, $v_B$ ＝ －(2/3) cm/s

구형입자가 정지 유체 내에서 밑으로 떨어져 종말속도에 도달한다. 지름이 1 mm인 입자의 종말속도는 지름이 0.5 mm인 입자의 종말속도의 몇 배인가? (단, 종말속도에 대한 Reynolds 수는 매우 작아(Re < 1) 미동흐름이라고 가정한다)

증류공정의 환류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

온도의존 열전도도를 갖는 고체의 일차원($x$－축 방향) 정상상태 열전도현상을 표현하는 다음 식이 있다.

$\frac{d}{dx}\left(T\frac{dT}{dx}\right)=0$

위 식에서 온도 T는 절대온도로 나타내며, $x$ ＝ 0일 때 T ＝ 1, $x$ ＝ 1일 때 T ＝ 3이라면 $x$ ＝ 0에서 $1$까지 온도 분포를 바르게 표현한 식은?

액체 속에 잠겨있는 고체 표면에서 성분 A가 없어지는 1차 반응이 일어난다. 성분 A는 액체 벌크상에서 경계막을 확산으로 통과하여 고체 표면으로 공급된다. 경계막의 두께가 $\delta$이고 확산계수는 D이며 반응속도상수는 k이다. 정상상태를 가정하고 벌크상에서의 농도가 C_A0라 할 때, 고체표면에서의 A의 농도 C_As는?