대기환경기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2005년05월29일 45번

[대기오염 방지기술]
송풍기 회전판 회전에 의하여 집진장치에 공급되는 세정액이 미립자로 만들어져 집진하는 원리를 가진 회전식 세정집진장치에서 직경이 10 cm인 회전판이 8600rpm으로 회전할 때 형성되는 물방울의 직경은 몇 ㎛인가?

  • ① 93
  • ② 104
  • ③ 208
  • ④ 316
(정답률: 알수없음)

문제 해설

회전식 세정집진장치에서 미립자가 집진되는 원리는 원심력이다. 회전판이 빠르게 회전하면 세정액이 회전판의 가장자리로 밀려나면서 원심력에 의해 밖으로 밀려나게 된다. 이때 세정액은 작은 물방울로 분리되어 집진장치에 공급된다.

물방울의 직경은 원심력에 의해 결정된다. 직경이 작을수록 회전판에서 떨어지는 물방울의 속도가 느리기 때문에 미립자를 효과적으로 분리할 수 있다. 따라서 직경이 작은 물방울일수록 성능이 우수하다.

회전판의 반지름은 5cm이고, 회전속도는 8600rpm이므로 중력가속도를 g라 할 때, 물방울이 회전판에서 벗어나는 조건은 다음과 같다.

원심력 = 중력
mrω^2 = mg
rω^2 = g
(5/100) x (8600/60)^2 = 9.81
ω = 142.7 rad/s

따라서 물방울의 속도는 142.7 m/s이다. 이때 물방울의 직경은 다음과 같이 계산할 수 있다.

v = (4/3)πr^3
r = (3v/4π)^(1/3)
r = (3 x 10^-18 / (4 x 3.14))^(1/3)
r = 1.04 x 10^-6 m

따라서 물방울의 직경은 1.04 μm이므로, 정답은 "104"이다.
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