7급 국가직 전달현상 2016년 기출문제

두께 1 mm인 투과막 양쪽에 기체 $\mathrm{A}$가 서로 다른 농도로 있다. 투과막 양쪽 벽면에서 기체 $\mathrm{A}$의 농도가 각각 100 mol/m³와 20 mol/m³일 때 투과막을 통한 기체 $\mathrm{A}$의 몰확산 플럭스[mol/m²·s]는? (단, 기체 $\mathrm{A}$의 확산계수($D_{\mathrm{A}}$)는 $2\times 10^{-6}{\mathrm{m}}^2/s$이다)

충전탑에서 액체가 충전물과 접촉할 때 특정 경로를 따라 흐르게 되어 충전탑의 성능을 저해하는 현상은?

연속식 다단 증류탑 설계에서 환류비에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

원형관을 통해 흐르는 뉴턴 유체에 적용되는 Hagen-Poiseuille 식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

그림과 같은 도관에서의 유체의 흐름에 대해 $g{y}_1+\frac{v_1^2}{2}+\frac{P_1}{\rho }=$$g{y}_2+\frac{v_2^2}{2}+\frac{P_2}{\rho }$의 관계식이 성립할 조건으로 옳은 것은? (단, $v_i$는 지점 $i$에서의 유속, $P_i$는 지점 $i$에서의 압력, $y_i$는 지면으로부터 지점 $i$까지의 높이, 밀도 $\rho$는 지점과 상관없이 동일하며 지점 $i$는 1 또는 2이다)

면적 1 m², 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($k$)는 $0.6W/m\cdot \mathrm{K}$, 유리창 안쪽과 바깥쪽에서의 열전달계수($h_i$와 $h_{\mathrm{o}}$)는 $5W/{\mathrm{m}}^2\cdot \mathrm{K}$으로 동일하다)

Nusselt 수(Nu)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

그림과 같이 액체의 모세관 상승을 이용하여 표면장력을 측정하고자 한다. 밀도 ${\rho }_{\mathrm{A}}$인 액체 A에 모세관을 담그면 모세관 현상에 의해 액체는 높이 $H$만큼 상승하고 모세관 내에 반경 $R$인 액면이 형성된다. 액체 A와 접하고 있는 기체 B의 밀도를 ${\rho }_{\mathrm{B}}$, 중력가속도를 $g$라고 할 때 액체의 표면장력($\sigma$)을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 액체－기체 계면에서의 압력차 $\Delta P$는 Laplace-Young 식에 의해서 $\Delta P=\frac{2\sigma }{R}$라 가정한다)

이중관 열교환기(double-pipe heat exchanger)에서 등유와 물이 향류(countercurrent flow)로 접촉한다. 등유는 열교환기에 380 K으로 도입되어 310 K으로 배출되고, 물은 280 K으로 도입되어 320 K으로 배출된다. 총괄 열전달계수가 110 W/m²·K이고 열전달면적이 1.4 m²일 때, 등유의 열손실속도[W]는? (단, $\ln 2\approx 0.7,$$\ln 3\approx 1.1$로 계산한다)

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)

스테판－볼츠만 상수($\sigma$)의 단위로 옳은 것은?

점도(viscosity)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

흡수탑 설계 시 기체의 흡수속도를 높이기 위한 방법으로 옳은 것은?

평균 열전도도가 0.5 W/m·K인 단열재로 만든 벽의 두께가 50 cm이다. 벽의 안쪽 면과 바깥쪽 면의 온도가 각각 100 °C와 20 °C일 때, 벽을 통한 단위면적당 열손실속도[W/m²]는?

한 변의 길이가 $a$인 정삼각형의 단면을 갖는 관의 상당지름(equivalent diameter)은?

서로 혼합되지 않는 뉴턴 유체 A와 B의 $x$－축 방향 속도 분포($v=v(y)$)가 그림과 같다. 유체 A와 B를 포함한 유체 전체의 평균속도[$\mathrm{cm}/s$]는? (단, $y=1$$\mathrm{cm}$와 $y=3$$\mathrm{cm}$에서 유체의 $x$－축 방향 속도는 각각 $3$$\mathrm{cm}/s$와 $4$$\mathrm{cm}/s$이다)

비압축성 유체 내에서 구형 입자가 중력 침강한다. Stokes 법칙이 성립되는 영역에서 입자의 직경이 2배로 증가하면 입자의 종말속도(terminal velocity)는 처음의 몇 배가 되는가?

기체 A와 B로 구성된 이성분 기체 혼합물이 $x$－축 방향으로만 이동하고 있다. 기체 A와 B의 농도는 각각 $C_{\mathrm{A}}$ ＝ 7 mol/m³와 $C_{\mathrm{B}}$ ＝ 3 mol/m³이고, 절대속도는 각각 $v_{\mathrm{A}}$ ＝ 5 m/s와 $v_{\mathrm{B}}$ ＝ 10 m/s일 때, 기체 혼합물의 몰평균 속도(molar-average velocity)[m/s]는?

기체 $\mathrm{A}$에 대한 흡수공정에서 액상측 물질전달계수($k_x$)는 0.04 mol/m²·s이고 기상측 물질전달계수($k_y$)는 0.02 mol/m²·s이다. 기체 $\mathrm{A}$의 기－액 상평형이 $y{}_{\mathrm{A}}^{\ast }=2x_{\mathrm{A}}$의 관계를 가질 때 기상측 농도추진력에 기초한 총괄 물질전달계수($K_y$)[mol/m²·s]는? (단, $N_{\mathrm{A}}=K_y(y_{\mathrm{A}}-y{}_{\mathrm{A}}^{\ast })$이며 $N_{\mathrm{A}}$는 기체 $\mathrm{A}$의 절대 몰플럭스, $x_{\mathrm{A}}$와 $y_{\mathrm{A}}$는 각각 기체 $\mathrm{A}$의 액상과 기상 몰분율, $y_{\mathrm{A}}^{\ast }$는 $x_{\mathrm{A}}$와 평형관계에 있는 기체 $\mathrm{A}$의 기상 몰분율이다)

같은 온도로 균일하게 유지된 두 개의 금속구 $\mathrm{A}$와 $\mathrm{B}$를 일정한 온도로 유지되는 무한 유체 안에 넣었다. 금속구 $\mathrm{A}$의 반경은 금속구 $\mathrm{B}$의 반경의 2배이고, 두 금속구 사이의 거리는 충분히 멀다고 가정한다. 금속구 $\mathrm{B}$의 중심에서의 온도가 어느 특정 온도에 도달하는 데 소요되는 시간이 금속구 $\mathrm{A}$에 비해 2배가 될 때, 금속구 $\mathrm{A}$의 열확산도(${\alpha }_{\mathrm{A}}$)는 금속구 $\mathrm{B}$의 열확산도(${\alpha }_{\mathrm{B}}$)의 몇 배인가?