산업안전산업기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2002년08월11일 74번

[전기 및 화학설비위험방지기술]
소방수조에 물을 채워 직경 5cm의 파이프를 통하여 10m/s의 유속으로 흘러 직경 2cm의 노즐을 통하여 소화할때 노즐에서의 유속은?(단, 탱크내외의 압력은 같다)

  • ① 62.5 m/s
  • ② 52.5 m/s
  • ③ 41.6 m/s
  • ④ 32.5 m/s
(정답률: 22%)

문제 해설

유체의 연속성 방정식에 의하면 유체의 질량 유량은 일정하므로, 탱크에서 노즐로 유체가 흐르는 동안 단면적이 작아지면 유속은 증가한다. 이를 연속 방정식이라고 한다.

즉, 유속과 단면적은 역의 관계에 있으므로, 단면적이 2cm인 노즐에서의 유속은 단면적이 5cm인 파이프에서의 유속보다 크다. 따라서, 파이프에서의 유속 10m/s를 노즐에서의 유속으로 환산하기 위해서는 연속 방정식을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

파이프의 단면적 = π(0.05m)²/4 = 0.0019635 m²
노즐의 단면적 = π(0.02m)²/4 = 0.0003142 m²

파이프에서의 유속 = 10m/s
노즐에서의 유속 = 파이프에서의 유속 × 파이프의 단면적 ÷ 노즐의 단면적
= 10m/s × 0.0019635 m² ÷ 0.0003142 m²
= 62.5 m/s

따라서, 정답은 "62.5 m/s"이다.

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