화공기사 2016년 1회 기출 풀이(31번,32번,33번,34번,35번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 31번, 32번, 33번, 35번

31. 3층의 벽돌로 된 로벽이 있다. 내부로부터 각 벽돌의 두께는 각각 10, 8, 30cm 이고 열전도도는 각각 0.10, 0.05, 1.5kcal/mㆍhㆍ℃ 이다. 로벽의 내면 온도는 1,000℃ 이고 외면온도는 40℃ 일 때 단위 면적당의 열 손실은 약 얼마인가?

(단, 벽돌 간의 접촉저항은 무시한다.)

 ① 343kcal/㎡ㆍh

 ② 533kcal/㎡ㆍh

 ③ 694kcal/㎡ㆍh

 ④ 830kcal/㎡ㆍh

정답 : 1번

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Q/A = kΔT /ΔL

단위면적 단위시간 당 열전달량은  각 벽돌을 통과할 때 모두 같다.

내부로부터 첫번째 벽돌과 두번째 벽돌 접촉면의 온도를 T1,

두번째와 세번째 접촉면의 온도를 T2 라 하면,

0.1*(1000-T1)/0.1m = 0.05*(T1-T2)/0.08m = 1.5*(T2-40)/0.3m

연립하여 T1 과 T2를 구하면,

T1 = 657.143 ℃

T2 = 108.571 ℃ (구할 필요는 없음)

T1을 0.1*(1000-T1)/0.1m 식에 대입하면 Q/A = 343

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32. 기본 단위에서 길이를 L, 질량을 M, 시간을 T로 표시할 때 다음에서 차원이 틀린 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 2번

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차원을 각각 익숙한 단위로 바꿔 보자.

M → kg or g, L → m or cm, T → sec

힘 : kg m/s^2 ,맞다.

압력 : 힘을 면적으로 나눈 값이므로 kg m^(-1)/s^2 ,보기가 틀렸다. 

점도 : g/cm s ,맞다.

일 : 힘*거리 이므로, kg m^(2)/s^2 , 맞다.

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33. 기-액 평형의 원리를 이용하는 분리공정에 해당하는 것은?

 ① 증류(distillation)

 ② 액체추출(liquid extraction)

 ③ 흡착(adsorption)

 ④ 침출(leaching)

정답 : 1번

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증류이다.

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34. 초산과 물의 혼합액에 벤젠을 추제로 가하여 초산을 추출한다. 추출상의 wt%가 초산 3, 물 0.5, 벤젠 96.5 이고 추잔상은 wt%가 초산 27, 물 70, 벤젠 3 일 때 초산에 대한 벤젠의 선택도는 약 얼마인가?

 ① 8.95

 ② 15.6

 ③ 72.5

 ④ 241.5

정답 : 2번

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추질(추출상)/추질(추잔상)  /  원용매(추출상)/원용매(추잔상)

= (3/27) / (0.5/70) = 15.56

추출에 대한 자세한 내용은 아래 링크에 있다.

https://for-freeedom.tistory.com/19

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35. 직선 원형관으로 유체가 흐를 때 유체의 레이놀즈수가 1500 이고 이 관의 안지름이 50mm 일 때 전이길이가 3.75m 이다. 동일한 조건에서 100mm 의 안지름을 가지고 같은 레이놀즈수를 가진 유체 흐름에서의 전이 길이는 약 몇 m 인가?

 ① 1.88

 ② 3.75

 ③ 7.5

 ④ 15

정답 : 3번

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레이놀즈수가 1500 < 1800 이므로 층류이다.

층류에서 전이길이 식은 0.05*Re*D

계산하면 0.05*1500* 0.1m = 7.5m

문제에서 준 조건을 안쓰고 풀었는데..

출제자의 의도는..

식을 모르는 상태에서.. 관의 안지름과 전이길이가 비례한다는 점을 이용하라고 한 것 같다..

참고로 난류에서는 전이길이 = (40~50) * D 이다.

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