화공양론: 연습 문제와 시험 문제

화학공학 1학년의 핵심: 혼합기, 분리기, 반응기의 물질 수지, 에너지 수지, 기체의 거동, 화학량론.

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이 강의의 주제

화공양론 시험 팁

수지식을 쓰기 전에 공정 흐름도를 그리고 모든 흐름에 이름을 붙이세요.
풀기 전에 미지수와 독립 방정식의 개수를 세어 보세요.
유량이 주어지지 않으면 100 kg/h 같은 계산 기준을 정하세요.

예제 풀이

물질 수지쉬움

두 소금 용액을 정상 상태에서 혼합한다. 출구의 소금 질량 분율 x₃을(를) 구하시오.

ṁ₁ = 300 kg/hx₁ = 30 %ṁ₂ = 250 kg/hx₂ = 40 %

구하는 값: x₃ (%)

힌트 보기

정상 상태에서는 들어간 만큼 나옵니다: 전체 수지와 녹아 있는 성분의 수지를 세웁니다.
전체: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃. 성분: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃.
ṁ₃ = 550 kg/h.

정답과 단계별 풀이 보기

정상 상태 물질 수지: 입력 = 출력. 전체 질량과 각 성분에 대해 따로 성립합니다 (반응 없음).

전체 수지

ṁ₃ = ṁ₁ + ṁ₂ = 300 + 250 = 550 kg/h

소금 수지

ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃

x₃ = (300·30 + 250·40)/550 = 34.55 %

답

x₃ = 34.55 %

에너지 수지보통

뜨거운 글리콜 혼합액이(가) 열손실 없는 대향류 열교환기에서 물을 냉각한다. 물의 출구 온도 t_out을(를) 구하시오.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 3.6 kJ/(kg·K)T_h: 150 → 120 °Cṁ_c = 1 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)t_in = 15 °C

구하는 값: t_out (°C)

힌트 보기

고온 흐름이 잃은 열은 저온 흐름이 얻은 열과 같습니다.
두 온도를 모두 아는 고온측에서 먼저 Q를 구하세요.
Q = 108 kW.

정답과 단계별 풀이 보기

열교환기 에너지 수지: 손실이 없으면 ṁ_hc_p,h(T_h,in − T_h,out) = ṁ_cc_p,c(t_out − t_in).

고온 흐름이 내놓은 열

Q = 1·3.6·(150 − 120) = 108 kW

물이 받은 열

t_out = t_in + Q/(ṁ_cc_p,c) = 15 + 108/(1·4.18) = 40.84 °C

답

t_out = 40.84 °C

연습 방법

“이 강의 연습하기”는 실제 시험처럼 모든 주제의 문제를 섞어서 냅니다.
문제마다 값이 새로 바뀌므로 답이 아니라 푸는 방법을 익히게 됩니다.
막혔나요? 먼저 작은 힌트를 열고, 필요할 때만 전체 해설을 보세요.
모의고사는 제한 시간이 있고 힌트가 없으며, 끝나면 점수와 함께 전체 풀이를 검토할 수 있습니다.

이 강의의 계산기

이상 기체 법칙 계산기 수득률 계산기 화학량론 계산기(그램에서 그램으로, 한계 반응물)몰 질량 계산기 결합 기체 법칙 계산기(보일, 샤를, 게이뤼삭)실험식 계산기(분자식 포함)