화공기사 실기 2017년 1회 필답

1. [엘보, 플린져, 유니온, 니플, 커플링, 소켓, 리듀서, 부싱]
1. 가. 유로연결 : 엘보
2. 나. 연결 : 플린져, 유니온, 니플, 커플링, 소켓
3. 다. 직경변경 : 리듀서, 부싱




2. $70\%$ 수분 함량인 펄프($100\ kg$)에서 수분의 $50\%$를 증발시킨 후의 수분함량은?

$y=70\ kg\ \times 0.5=35\ kg$

$m_{water} =\cfrac{( 70\ kg-35\ kg)}{30\ kg\ +\ ( 70\ kg-35\ kg)} \times 100\%=53.85\%$




3. 아래의 값을 다음의 단위로 나타내라. 길이[$cm$] 시간[$s$] 무게[$g$]
1. 가. 절대점도

$\cfrac{g}{cm\cdot s}$

2. 나. 동점도

$\cfrac{\tfrac{g}{cm\cdot s}}{\tfrac{g}{cm^{3}}} =\cfrac{cm^{2}}{s}$




4. $F=30,000\ kg/h, x_B=45\ wt\%, x_T=0.55\ wt\%$, 탑상부, 하부의 벤젠 액 조성이 $0.92\ wt\%, 0.1\ wt\%$이며 환류비는 $3$이다. 이때의 유출액량을 구해라.[$kmol/h$]

$0.45\times 30000=0.92\times D+0.1\times B$

$0.55\times 30000=0.08\times D+0.9\times B$에서, 자신있는 방법으로 연립하면,

$D=12804.88\ kg/hr$

공급원액의 평균분자량 $n=\cfrac{100}{\tfrac{45}{78} +\tfrac{55}{92}} =85.1\ kg/kmol$

$D=\cfrac{12804\ kg/hr}{85.1\ kg/kmol} =352.5\ kmol/hr$

다른 공식도 있다.

$\cfrac{D}{F} =\cfrac{x_{F} -x_{B}}{x_{D} -x_{B}} \Longrightarrow \cfrac{D}{30000} =\cfrac{0.45-0.1}{0.92-0.1} \Longrightarrow D=12804$




5. ?




6. 지름이 10m이고 높이가 5m인 탱크에 물이 가득 차 있으며 탱크바닥에 지름이 10cm의 구멍을 통해 물이 완전히 빠져나가는데 걸리는 시간은?








7. $h=200\ kcal/m^{2} \cdot hr\cdot ℃, k=20\ kcal/m \cdot hr\cdot ℃, L=15\ cm, T_∞=100℃, T_2=30℃$ 일 때 열전달량은?

$\cfrac{q}{A} =\cfrac{\Delta T}{\tfrac{1}{h} +\tfrac{l}{k}} =\cfrac{70℃s }{\tfrac{1}{200\ kcal/m^{2} \cdot hr\cdot ℃ } +\tfrac{0.15\ m}{20\ kcal/m \cdot hr\cdot ℃ }} =5600\ kcal/m^{2} \cdot hr$




8. 관을 통해 유체가 흐를 때 마찰손실의 압력은 $3000\ N/m^2$이다. 열교환량은 없다고 할 때 온도차를 구하여라. [$밀도=600\ kg/m^3, 정적비열=2\ J/kg\cdot ℃$]

$\Delta H=\Delta U+\Delta PV$ 에서 $\Delta H=0$ 일 때,

$\Delta P\cfrac{V}{m} =\cfrac{\Delta V}{m} \Longrightarrow \cfrac{\Delta P}{\rho } =C_{p} \cdotp \Delta T$ 이라는데 뭔소린지 잘 모르겠고 ㅎ,

$\therefore \Delta T=\cfrac{\Delta P}{C_{p} \cdot \rho } =\cfrac{3000}{600\cdot 2} =2.50℃$




9. ?




10. 지름 $5\ cm$, 유속 $3\ cm/s$, 밀도 $1.2\ g/cm^3$일 때 유체가 층류인지 난류인지 판별하라. [$점도=1.6\ cP$]

$Re=\cfrac{D\nu \rho }{\mu } =\begin{array}{ c|c|c|c}5\ cm & 3\ cm & 1.2\ g & cm\cdot s\\\hline  & s & cm^{3} & 0.0016\ g \end{array} =1125< 2100$ 이므로 층류.




11. 1차 반응식에서 반감기가 1000초인 물질이 1/10만큼 반응하는데 걸리는 시간은?

$\left(\cfrac{1}{2}\right)^{\tfrac{x}{1000}} =\cfrac{9}{10}$ 에서,

$\cfrac{x}{1000}\ln\left(\cfrac{1}{2}\right) =\ln\left(\cfrac{9}{10}\right)$ 이므로,

$\therefore x=152\ s=0.04\ hr$

12. 충진탑

가. 액 입구 : A 나. 액 출구 : E 다. 충전물 : C

라. 가스 입구 : F 마. 가스 출구 : D 바. 액 분산기 : B







13. 수은($13.6$)이 들어가 있으며 비중이 $0.79$인 물질이 들어가 있을 때 마노미터의 길이 차이가 $15\ cm$일 때의 오리피스 압력 차이를 구하여라.[$kN/m^{2}$]

$\Delta P=g( \rho '-\rho ) R=\begin{array}{ c|c|c|c } 9.8\ m & ( 13600-790) \ kg & 0.15\ m & kN\\ \hline s^{2} & m^{3} &  & 1000\ kg\cdot m/s^{2} \end{array} =18.83\ kN/m^{2}$

끝.

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