7급 국가직 전달현상 2020년 기출문제

내경이 1 cm인 원형 수평관을 통해 물이 층류(laminar flow)로 흐른다. 이 관 중심에서의 유속이 0.2 m s^-1일 때, 레이놀즈 수는? (단, 물의 흐름은 정상상태의 완전발달된 흐름이며, 물의 밀도와 점도는 각각 1 g cm^-3와 1 cP이다)

Hagen-Poiseuille 식이 적용되는 유체의 흐름에서 관의 반지름이 2배로 커질 때, 부피유량은? (단, 관의 길이, 압력차, 점도는 일정하다)

직경이 각각 0.5 mm와 1 mm인 두 구형 입자가 정지유체 내에서 하강하여 종말속도에 도달한다. 두 입자의 레이놀즈 수가 모두 1 미만일 때, 직경이 작은 입자의 종말속도에 대한 직경이 큰 입자의 종말속도의 비는? (단, 두 입자의 밀도는 같다)

금속 실린더에서 실린더 1 m³당 1,000 W의 열에너지가 발생하고 있다. 이 실린더 외부 표면에서의 열플럭스(heat flux)가 1 W m^－2일 때, 이 실린더의 반지름[mm]은? (단, 실린더의 길이가 충분히 길어서 실린더 양 끝의 원형 면적은 무시할 수 있고, 모든 열전달은 정상상태에서 일어난다)

평판 위에서 형성되는 유체의 경계층(boundary layer)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

고체 구 주위로 밀도, 점도 및 유속이 일정한 공기가 흐르고 있다. 공기 흐름에 대한 레이놀즈 수가 0.05일 때, 구의 단위표면적당 작용하는 평균 항력(drag force)은 공기의 단위부피당 평균 운동에너지의 몇 배인가?

밀폐된 용기 안에 밀도가 0.8 g cm^-3인 기름이 들어 있고, 기름 표면 위의 공기 압력이 0.2 kg_f cm^-2일 때, 기름 표면으로부터 2 m 아래 지점에서의 압력[kg_f cm^-2]은?

그림과 같이 한 변의 길이가 L인 정육각형 단면을 갖는 관의 상당직경(equivalent diameter)은?

A와 B의 혼합용액 중 성분 A를 추출용매 C를 사용하여 추출한다. 추출상(extract phase)에서의 각 성분의 질량비는 A : B : C ＝ 30 : 10 : 60이고, 추잔상(raffinate phase)에서의 각 성분의 질량비는 A : B : C ＝ 10 : 70 : 20이다. 이때 성분 A에 대한 추출용매의 선택도(selectivity)는?

냉장고의 내부는 한 변이 2 m인 정육면체이며, 밑바닥은 완전히 단열되어 있다. 냉장고 내부 표면과 외부 표면의 온도는 각각 －10 °C와 35 °C이다. 정상상태에서 냉장고 외부로부터의 열 유입을 500 W 이하로 유지하기 위하여 우레탄 단열재가 사용된다면, 이 단열재의 최소 두께[mm]는? (단, 냉장고 밑바닥 외의 모든 면에 같은 두께의 단열재를 사용하며, 단열재의 열전도도는 0.03 W m^-1 K^-1이다. 단열재와 수직인 방향으로의 열전도만 고려하며, 단열재 외의 열저항은 무시한다)

대기압에서 벤젠과 톨루엔의 이성분 혼합 용액이 기액평형상태에 있다. 액체상에서 벤젠의 몰분율이 0.5이고 증기상에서 톨루엔의 몰분율이 0.2일 때, 톨루엔에 대한 벤젠의 상대휘발도(relative volatility)는?

McCabe-Thiele 방법을 이용하여 증류탑을 설계하고자 한다. 원료 공급선에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

증류탑을 설계할 때 환류비에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

그림과 같이 단면적이 같은 단열재 A, C, D와 공기층 B로 단열되어 있는 건물의 내부 벽면의 표면온도(T₁)는 25 °C이고, 외부 벽면의 표면온도(T₂)는 5 °C이다. 각 단열재와 공기층의 두께는 그림과 같을 때, 정상상태에서 단위면적당 열손실 속도[W m^-2]는? (단, 단열재 A, C, D의 열전도도[W m^-1 K^-1]는 각각 0.7, 0.1, 0.06이고, 공기층의 열전달계수는 5 W m^-2 K^-1이다)

판형 흡수탑을 이용한 기체 흡수공정에서 공급액체(용매)의 유량을 증가시킬 때 발생하는 현상으로 옳지 않은 것은? (단, 도입되는 혼합기체의 유량과 조성, 배출되는 기체의 조성 및 도입되는 액체의 조성은 고정되어 있다)

물에 산소를 공급하는 서로 다른 기포 발생기 A와 B가 있다. 두 발생기 모두 순수 산소 또는 공기를 이용하며, 발생기 A는 발생기 B보다 더 큰 기포를 발생시킨다. 상온의 물이 담긴 두 수조에서 발생기 A와 발생기 B를 사용하여 시간당 같은 질량의 기포를 각각 발생시킬 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

1 atm의 순수한 기체 B가 고체 표면 위를 흐르고 있다. 이때 고체 표면에 있는 순수한 액체 A가 증발한다. 액체 A의 증기압이 0.1 atm이고 기체 경막에서의 물질전달 계수가 0.5 gmol cm^-2 h^-1 atm^-1일 때, 액체 A의 단위면적당 증발속도[gmol cm^-2 h^-1]는? (단, 고체 표면 위로 흐르는 기체 B의 양은 증발하는 A의 양에 비해 매우 크고, 증발 과정에서 온도는 일정하다)

폭과 너비가 모두 50 cm이고 두께가 2 cm인 탄소강 소재의 판이 있다. 공기가 판의 위 표면을 따라 흐르는데, 이때 공기의 온도는 20 °C로 유지되고 있으며 대류열전달계수는 40 W m^-2 K^－1이다. 공기와 접하는 판의 외부 표면온도는 250 °C로 일정하게 유지되고 있다. 판에서의 복사에 의한 열손실이 700 W일 때, 정상상태에서 판의 내부 표면온도[°C]는? (단, 판의 열전도도는 30 W m^-1 K^-1이고, 판 윗면 이외의 열손실은 없다)

그림과 같이 비정상상태로 고체 물질을 통해 $x$ 방향으로만 열($q_x$)이 흐를 때, 열전달 방정식으로 옳은 것은? (단, $\alpha$는 열확산계수(thermal diffusivity), $T$는 온도, $t$는 시간이고, 고체 물질의 밀도, 열전도도 및 열용량은 일정하다)

알루미늄 평판 사이에 얇은 공기층이 형성되어 있다. 정상상태에서 이 공기층의 열저항이 알루미늄 판의 열저항과 같다고 할 때, 이 판의 두께[cm]는? (단, 알루미늄 판의 열전도도는 250 W m^-1 K^-1이고, 공기층의 열전달계수는 10,000 W m^-2 K^-1이다)