2004년08월08일 46번
[기계유체역학] 점성을 지닌 액체가 지름 4 mm 의 수평으로 놓인 원통형 튜브를 12 × 10-6 m3/s 의 유량으로 흐르고 있다. 길이 1 m 에서의 압력강하는 몇 kPa 인가? (단, 튜브의 입구로부터 충분히 멀리 떨어져 있어서 유체는 축방향으로만 흐르며 유체의 밀도와 점성계수는 ρ = 1.18 × 103 kg/m3, μ = 0.0045 Nㆍs/m2 이다.)
- ① 7.59
- ② 8.59
- ③ 9.59
- ④ 10.59
(정답률: 알수없음)
문제 해설
유체가 원통형 튜브를 통과할 때, 유체 입자들은 튜브 벽면과 마찰을 일으키며, 이로 인해 압력강하가 발생한다. 이 압력강하는 튜브의 길이, 유량, 튜브 내부 지름, 유체의 밀도, 점성계수 등에 영향을 받는데, 이 문제에서는 튜브의 길이와 유량, 그리고 유체의 밀도와 점성계수가 주어졌다.
우선, 유체의 유속을 구해보자. 유량과 튜브의 내부 지름을 이용하여 유체의 유속을 구할 수 있다.
유량 = 유체의 속도 × 단면적
단면적 = π × (지름/2)^2 = π × (4/2)^2 = 12.57 × 10^-6 m^2
유체의 속도 = 유량 / 단면적 = 12 × 10^-6 / 12.57 × 10^-6 = 0.953 m/s
다음으로, 레이놀즈 수를 구해보자. 레이놀즈 수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 밀도, 유속, 내경, 점성계수 등으로 결정된다.
레이놀즈 수 = (유체의 밀도 × 유속 × 내경) / 점성계수
내경 = 지름 = 4 mm = 0.004 m
레이놀즈 수 = (1.18 × 10^3 × 0.953 × 0.004) / 0.0045 = 996.44
레이놀즈 수가 2300 이상이면 유체의 운동 상태가 난류로 전환되어 압력강하 계산이 복잡해지지만, 이 문제에서는 레이놀즈 수가 996.44 로 난류가 발생하지 않는 경우이므로, 간단한 계산으로 압력강하를 구할 수 있다.
압력강하 = (32 × 점성계수 × 길이 × 유속) / (π × 내경^2)
압력강하 = (32 × 0.0045 × 1 × 0.953) / (π × 0.004^2) = 8590.7 Pa
따라서, 길이 1 m 에서의 압력강하는 8.59 kPa 이다.
우선, 유체의 유속을 구해보자. 유량과 튜브의 내부 지름을 이용하여 유체의 유속을 구할 수 있다.
유량 = 유체의 속도 × 단면적
단면적 = π × (지름/2)^2 = π × (4/2)^2 = 12.57 × 10^-6 m^2
유체의 속도 = 유량 / 단면적 = 12 × 10^-6 / 12.57 × 10^-6 = 0.953 m/s
다음으로, 레이놀즈 수를 구해보자. 레이놀즈 수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 밀도, 유속, 내경, 점성계수 등으로 결정된다.
레이놀즈 수 = (유체의 밀도 × 유속 × 내경) / 점성계수
내경 = 지름 = 4 mm = 0.004 m
레이놀즈 수 = (1.18 × 10^3 × 0.953 × 0.004) / 0.0045 = 996.44
레이놀즈 수가 2300 이상이면 유체의 운동 상태가 난류로 전환되어 압력강하 계산이 복잡해지지만, 이 문제에서는 레이놀즈 수가 996.44 로 난류가 발생하지 않는 경우이므로, 간단한 계산으로 압력강하를 구할 수 있다.
압력강하 = (32 × 점성계수 × 길이 × 유속) / (π × 내경^2)
압력강하 = (32 × 0.0045 × 1 × 0.953) / (π × 0.004^2) = 8590.7 Pa
따라서, 길이 1 m 에서의 압력강하는 8.59 kPa 이다.
연도별
- 2021년08월14일
- 2021년05월15일
- 2021년03월07일
- 2020년08월22일
- 2020년06월06일
- 2019년08월04일
- 2019년03월03일
- 2018년08월19일
- 2018년04월28일
- 2018년03월04일
- 2017년08월26일
- 2017년05월07일
- 2016년08월21일
- 2016년03월06일
- 2015년05월31일
- 2012년05월20일
- 2012년03월04일
- 2011년08월21일
- 2011년06월12일
- 2011년03월20일
- 2010년07월25일
- 2010년05월09일
- 2010년03월07일
- 2007년05월13일
- 2007년03월04일
- 2006년05월14일
- 2006년03월05일
- 2005년08월07일
- 2005년05월29일
- 2004년08월08일
- 2004년05월23일
- 2004년03월07일
- 2003년08월10일
- 2003년05월25일
- 2003년03월16일
진행 상황
0 오답
0 정답