7급 국가직 전달현상 2019년 기출문제

부피 1 L인 어떤 유체의 무게가 10 N일 때, 이 유체의 밀도[kg m^-3]는? (단, 중력가속도는 10 m s^-2이다)

내부 반지름 $r_i$, 외부 반지름 $r_o$, 길이 $L$, 열전도도 $k$인 원통형 관의 반지름 방향 열전달 저항은?

비압축성 유체가 원통형 수평관 내에서 완전발달된 층류로 흐르고 있다. 관 중심에서의 유속이 10 m s^-1라면, 이 유체의 평균 유속[m s^-1]은?

이성분계 혼합물 분리를 위한 증류탑에서 환류비(reflux ratio, R_D)가 4일 때, McCabe-Thiele 선도에서 정류부(rectifying section)의 조작선 기울기는?

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 ${\rho }_{}$_Ⅰ과 $\mu$_Ⅰ은 액체 Ⅰ의 밀도와 점도이고, ${\rho }_{}$_Ⅱ와 $\mu$_Ⅱ는 액체 Ⅱ의 밀도와 점도이다)

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?

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?

유체에 잠겨 냉각되는 고체의 비정상상태 열전달 해석에 사용되는 Biot 수(Bi)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

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)

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)

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)

물질전달에서 확산계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

물질 A로 입사된 복사 에너지의 투과율이 0.3, 반사율이 0.6일 때 이 물질의 흡수율은?

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)

2차원 비회전, 비압축성 흐름 장(field)에 대한 속도 퍼텐셜(velocity potential)이 $\varphi =x^2-2x-y^2$으로 주어질 때, 흐름의 $x$방향 속도 성분($v_x$)과 $y$방향 속도 성분($v_y$)은?

$v_x$ $v_y$

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, 중력가속도는 9.8 m s^-2이다)

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)

2차원 고체 열전달 미분방정식을 다음과 같이 나타낼 수 있는 조건은? (단, T는 온도를 의미한다)

$\frac{{\partial }^{2}T}{\partial x^2}+\frac{{\partial }^{2}T}{\partial y^2}=0$

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 벌크에서 A의 농도는 무시한다)

온도 400 K에서 기체 분자 A가 촉매 기공을 통해 Knudsen 확산을 하고 있고 이때 A의 Knudsen 확산계수는 $D_{k,A}$이다. 동일한 촉매 기공에서 분자량이 A의 두 배인 기체 분자 B의 Knudsen 확산계수($D_{k,B}$)가 $D_{k,A}$와 같아지는 온도[K]는?