전기로 가열되는 단열 탱크 안에 초기에 80 °C의 물 100 kg이 … | [7급 국가직 화공열역학] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 화공열역학] 26년 1회차

전기로 가열되는 단열 탱크 안에 초기에 80 °C의 물 100 kg이 들어 있다. 시각  $t = 0$ 에서 정전이 되고부터, 탱크 출구로 물이 일정한 질량유량 1 kg s^-1으로 배출되고, 동시에 30 °C의 물이 같은 질량유량으로 탱크에 유입된다. 탱크 내 물의 온도가 80 °C에서 40 °C로 낮아지는 데 걸리는 시간[s]은? (단, 탱크의 내용물은 완전한 혼합이 이루어지고 유출수의 물성은 탱크 내부 물의 물성과 같으며, 정전 후 전기 공급은 없다. 탱크 외부로의 열손실, 축일, 운동에너지 및 위치에너지 변화는 무시한다. 물은 비압축성 액체이며, 물의 비열은 온도와 압력에 관계없이 일정하고 ln0.2 ＝－1.6이다. 물의 비열은 물의 정적비열 및 물의 정압비열과 같다)

1.6

1,600

해설

비정상 상태 에너지 수지를 적분하면 40 °C까지 걸리는 시간은 160 s이다.
수지식:  $mc\dfrac{dT}{dt} = \dot{m}c(T_{in} - T)$ 
적분:  $\ln\dfrac{T - T_{in}}{T_0 - T_{in}} = -\dfrac{\dot{m}}{m}t$ 
대입:  $\ln\dfrac{40-30}{80-30} = \ln 0.2 = -1.6 = -\dfrac{1}{100}t$ 
결과:  $t = 160\ \mathrm{s}$ 
1.6 s는  $\ln 0.2$ 의 크기를 그대로 시간으로 본 값으로, 시간상수  $m/\dot{m} = 100\ \mathrm{s}$ 를 곱하지 않았다.
16 s는 시간상수를 10 s로 잘못 잡은 값이다.
1,600 s는 시간상수를 1,000 s로 잘못 잡은 값이다.

오류나 개정된 내용이 보이면 알려주세요

이어서 풀어보기

[7급 국가직 화공열역학] 26년 1회차 25문항 이어서 보기문제·정답·해설을 한 페이지에서 이어서 볼 수 있어요

비슷한 기출

7급 국가직 화공열역학 기출문제 암기장 전체 보기

💬 자격증 스터디 커뮤니티헷갈리는 문제, 같이 준비하는 사람들에게 물어보세요

→