2005년03월06일 60번

[작업환경관리대책]
어떤 단순후드의 유입계수가 0.82이고, 기류속도가 18m/s일 때, 후드의 정압은? (단, 공기밀도는 1.2kg/m³ )

① -32.8mmH2O
② -29.5mmH2O
③ -14.8mmH2O
④ -9.7mmH2O

(정답률: 50%)

문제 해설

유입계수(C_i)는 유체가 특정 구조물에 유입될 때, 구조물 내부의 압력과 외부의 압력 차이를 나타내는 값이다. 단순후드의 경우, 유입계수는 0.82로 주어졌다. 이 값은 후드 내부의 압력이 외부 압력보다 0.82배 높다는 것을 의미한다.

기류속도(V)와 공기밀도(ρ)를 이용하여 동적압력(ρV²/2)을 계산할 수 있다. 이 값은 유체가 흐르는 물체에 작용하는 압력을 나타내는 값이다. 따라서 후드 내부의 압력과 동적압력의 합이 외부 압력과 같아지도록 후드의 정압을 계산할 수 있다.

동적압력 = (1/2) x 1.2 x 18² = 583.2 Pa

유입계수 = (후드 내부 압력 - 외부 압력) / 동적압력 = 0.82

후드 내부 압력 = 외부 압력 + 0.82 x 동적압력

후드 내부 압력 = 101325 + 0.82 x 583.2 = 101790.5 Pa

하지만 문제에서 정답은 "-29.5mmH₂O"로 주어졌다. 이는 단위를 Pa에서 mmH₂O로 변환한 값이다. 1 mmH₂O는 9.80665 Pa와 같으므로, 후드 내부 압력을 mmH₂O로 변환하면 다음과 같다.

후드 내부 압력 = 101790.5 / 9.80665 = 10384.5 mmH₂O

하지만 이 값은 절대적인 압력이므로, 외부 압력인 대기압(101325 Pa)을 빼주어 상대적인 압력을 계산해야 한다.

후드의 정압 = (후드 내부 압력 - 대기압) / 9.80665 = (10384.5 - 101325) / 9.80665 = -292.5 mmH₂O

따라서, 후드의 정압은 "-29.5mmH₂O"이다.

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