계산기 사용가능 여부 불가능
전달현상 1 2
전달현상
2011년도 5급(기술) 공무원 공채 제2차시험
응시번호 : 성명 :
제 1 문. 다음 그림과 같이 서로 섞이지 않는 두 종류의 비압축성 뉴턴(Newtonian) 유체가 평행평판 사이에 있다. 위 평판은 일정한 속도
V
0로 움직이고 있으며, 아래 평판은 정지하고 있다. 유체1의 점도()는 유체2의 점도()의 10배이다.두 평행평판 사이의 임의 위치
y
에서 각 유체의x
방향 속도분포를 주어진 변수를 이용하여 유도하시오. (단, 유체의 흐름은 완전히 발달한 것으로 가정한다) (20점)
y x
V0
y＝ 2H
y＝ 0 유체1
H 유체2 H
제 2 문. 다음 그림과 같이 높이가 L인 생화학반응기에 산소가 기포형태로 공급되고 있다. 반응기 내의 세포들을 원하는 속도로 키우기 위해서는 반응기에 단위 시간당
N
몰의 산소를 공급해야 한다. 기포 표면과 벌크(bulk)상에서 산소의 액상 농도는 각각c
o,c
∞로 일정하다. 반응기 내에서 모든 기포들은 일정한 반지름 을 가지고 기포의 상승속도는 이며 은 상수이다. 물질 전달에 대한 관계식은
이고, 공기중 산소농도는 21 vol.%이다. (단, 는 물질전달계수, 는 산소의 액상 확산 계수, 는 액체의 밀도, 는 액체의 점도, 는 액체의 동점도( ), 는
상수이다) (총 30점)
1) 단위시간당 필요한 공기의 부피공급량()을 , , , , 의 항으로 유도 하시오. (25점)
2) 기포의 반지름을 두 배로 했을 때 같은 양의 산소를 공급하기 위해서는 몇 배의 공기를 공급해야 하는지 구하시오. (5점)
air(21 vol.% oxygen) L
계산기 사용가능 여부 불가능
전달현상 2 2
제 3 문. 다음 그림과 같이 석탄이 높이 H로 쌓여있고, 석탄층에서 단위체적당 열발생
가 균일하고 일정하다. 석탄층의 열전도도는 상수 이고, 석탄층 상부(
y
)와 공기 사이의 균일한 열전달 계수는 이다. 석탄층 바닥(y
)의 온도와 대기 온도는 로 유지되며 1차원 전도만를 고려한다. (총 20점) 1) 정상상태조건하에서 석탄층내에서의 온도분포 (y
)를 구하시오. (10점)2) 석탄층 내부에서 최고온도와 최고온도가 나타나는 위치를 구하시오. (10점)
H 석탄
바닥 y x
공기 ,
제 4 문. 토네이도를 모사하기 위하여 강제와류(forced vortex)와 자유와류(free vortex)로 구성된 간단한 모델을 사용한다. Navier-Stokes 식과 다음의 조건을 이용하여
토네이도의 압력분포를 구하시오. (30점)
○ 강제와류는 유선(streamline)이 동심원을 이루며, 유체속도는 반지름 ()에 비례한다.
○ 자유와류는 유선이 동심원을 이루며, 유체속도는 반지름()에 반비례 한다.
○ 병진운동(translational motion)을 무시하고 토네이도의 움직임은 수평의 동심원 운동으로 간주한다.
○ 반지름 < R 일 때 강제와류와 같이 움직이고, 반지름 > R 일 때 자유와류와 같이 움직인다.
○ 토네이도 중심에서 아주 멀리 떨어진 바람없는 곳의 압력은 pa이다.
