7급 국가직 전달현상 2017년 기출문제

유체 흐름의 압축성 또는 비압축성 판별에 가장 적합한 무차원수는?

열확산도(thermal diffusivity, $\alpha$)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 열전도도, 밀도, 비열은 각각 $k$, $\rho$, $c_p$이다)

기체 분자가 미세 기공을 통과할 때 발생하는 Knudsen 확산에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

A와 B가 등몰 상대 확산(equimolal counter diffusion)하고 있다. 이때 A의 확산 방향에 따른 A의 몰분율 변화를 나타낸 것은?

평판 위를 흐르고 있는 뉴턴 유체의 $x$－축 방향 속도 분포($v_x$)가 그림과 같다. 평판으로부터 1 m 떨어진 위치와 2 m 떨어진 위치에서의 전단응력 차이[Pa]는? (단, 유체의 점도는 0.5 Pa·s이고 그림에서 속도와 거리의 단위는 각각 m·s^-1와 m이다)

반응물 A가 반지름 $R$인 구형 촉매입자 내부로 확산되어 생성물 B로 바뀌는 1차 반응($-r_A=k{C}_A$)이 일어난다. 정상상태에서 촉매입자 중심으로부터의 거리($r$)에 따른 A의 농도 분포를 구하기 위해 필요한 물질수지식은? (단, $C_A$와 $C_B$는 각각 A와 B의 농도이고 $r$만의 함수이며, $D_A$와 $k$는 각각 확산계수와 반응속도상수이다)

열교환기를 이용하여 튜브(tube) 내부를 흐르는 액체 A를 가열하고자 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 질량유속이 2 kg·min^-1일 때, B의 질량유속[kg·min^-1]은? (단, 비열은 일정하며 열손실은 없다)

기체 흡수공정에서 액상 경막 물질전달저항이 기상 경막 물질전달저항의 9배일 때 기상 총괄 물질전달계수는 $K_{y1}$이다. 기상 경막 물질전달저항을 일정하게 유지한 상태에서 액상 경막 물질전달저항을 기상 경막 물질전달저항의 4배로 하였을 때, 기상 총괄 물질전달계수를 $K_{y2}$라 하면 $K_{y2}/K_{y1}$는? (단, 기체 흡수공정은 이중 경막론을 따른다)

그림과 같이 목의 단면적이 $A_b$인 수평 벤튜리관을 이용하여 단면적이 $A_a$인 파이프 안을 흐르는 유체 1의 평균 유속을 구하고자 한다. 마노미터에 채워져 있는 유체 2 밀도(${\rho }_2$)가 유체 1 밀도(${\rho }_1$)의 1.5배일 때, 벤튜리관 목에서 유체의 평균유속(${\overline{V}}_b$)을 옳게 표현한 것은? (단, $g$는 중력가속도이고, 흐름에 마찰은 없으며 베르누이 방정식의 가정을 만족한다)

구형입자가 충전되어 있는 충전탑에 유체가 하단에서 상단으로 흐르고 있다. Reynolds 수(Re_p)가 1,000보다 클 때, 최소유동화속도(${\overline{V}}_{0M}$)와 입자직경($D_p$)과의 관계로 옳은 것은?

복사(radiation) 열전달에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

표면적이 10 m²인 500 K의 평판 위로 320 K의 공기가 흐를 때, 열전달 속도[kW]는? (단, 평균 열전달계수는 20 W·m^-2·K^-1이다)

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?

몰분율이 각각 0.2, 0.4, 0.4인 A, B, C로 이루어진 기체 혼합물에서 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 $J_A$[mol·m^-2·s^-1]는?

탈거탑(stripping column)을 이용하여 에탄올로부터 미량의 난용해성 물질을 제거하고자 한다. 평형선이 $y^{\ast }=110x$일 때, 총괄효율(${\eta }_o$)은? (단, 액상과 기상의 질량유속은 각각 400 kg·h^-1와 40 kg·h^-1이고, 머프리(Murphree) 효율(${\eta }_M$)은 0.5이다)

포화액체의 풀비등(pool boiling)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

열전도도가 각각 $k_1$과 $k_2$이고 두께가 $2L$ 및 $L$인 두 평판이 그림과 같이 접해 있을 때, 정상상태에서 유효열전도도(effective thermal conductivity) $k_{\mathrm{eff}}$를 이용하여 전도 열전달식을 $q=k_{\mathrm{eff}}\frac{T_0-T_1}{3L}$로 표현하였다. 이때 $k_{\mathrm{eff}}$를 $k_1$과 $k_2$로 나타낸 것은? (단, 평판의 면적은 두께에 비하여 매우 넓고 평판 사이에 공극은 없으며, $T_0>T_1$이다)

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^-1이고, 공기에 대한 액체의 확산계수는 0.2 cm²·s^-1이다)

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)

중력장 내 액체 속에서 자유낙하 하는 구형 고체에 작용하는 힘은 다음과 같다. 이 구형 고체의 종말속도는? (단, $\rho$는 액체의 밀도, ${\rho }_p$는 고체의 밀도, $m$은 고체의 질량이다. $C_D$는 항력계수, $g$는 중력가속도, $u$는 액체에 대한 고체의 상대속도, $A_p$는 고체의 투영면적이다)

○ 중력 : $F_g=mg$

○ 부력 : $F_b=\frac{m\rho g}{{\rho }_p}$

○ 항력 : $F_d=\frac{C_D{u}^2\rho A_p}{2}$