2004년03월07일 56번
[금속열처리] 직경 25㎜의 봉재를 A3 + 30℃까지 가열 후 수냉을 실시하기 위한 냉각의 3단계를 바르게 나열한 것은?
- ① 비등단계→ 증기막단계→ 대류단계
- ② 비등단계→ 대류단계→ 증기막단계
- ③ 증기막단계→ 비등단계→ 대류단계
- ④ 대류단계→ 증기막단계→ 비등단계
(정답률: 45%)
문제 해설
정답은 "증기막단계→ 비등단계→ 대류단계"입니다.
이유는 다음과 같습니다.
1. 증기막단계: 봉재를 냉각하기 위해 냉각수가 봉재 표면에 닿으면 냉각수와 봉재 표면 사이에서 증기막이 형성됩니다. 이 증기막은 봉재 표면과 냉각수 사이의 열전달을 방해하므로, 냉각 효율을 저하시킵니다. 따라서 냉각 시작 시에는 증기막단계가 먼저 일어납니다.
2. 비등단계: 증기막이 형성된 후에는 냉각수와 봉재 표면 사이에서 열전달이 일어나면서 봉재 온도가 빠르게 하락합니다. 이때 냉각수는 끓지 않고, 비등단계에서 냉각이 이루어집니다.
3. 대류단계: 봉재 온도가 일정 수준 이하로 떨어지면 냉각수와 봉재 표면 사이에서 대류가 발생합니다. 이때 냉각수는 끓어오르면서 대류단계에서 냉각이 이루어집니다.
따라서, 증기막단계 → 비등단계 → 대류단계 순서로 냉각을 진행하는 것이 가장 효율적입니다.
이유는 다음과 같습니다.
1. 증기막단계: 봉재를 냉각하기 위해 냉각수가 봉재 표면에 닿으면 냉각수와 봉재 표면 사이에서 증기막이 형성됩니다. 이 증기막은 봉재 표면과 냉각수 사이의 열전달을 방해하므로, 냉각 효율을 저하시킵니다. 따라서 냉각 시작 시에는 증기막단계가 먼저 일어납니다.
2. 비등단계: 증기막이 형성된 후에는 냉각수와 봉재 표면 사이에서 열전달이 일어나면서 봉재 온도가 빠르게 하락합니다. 이때 냉각수는 끓지 않고, 비등단계에서 냉각이 이루어집니다.
3. 대류단계: 봉재 온도가 일정 수준 이하로 떨어지면 냉각수와 봉재 표면 사이에서 대류가 발생합니다. 이때 냉각수는 끓어오르면서 대류단계에서 냉각이 이루어집니다.
따라서, 증기막단계 → 비등단계 → 대류단계 순서로 냉각을 진행하는 것이 가장 효율적입니다.
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