2005년03월20일 72번

[열설비재료 및 관계법규]
파이프의 설계시 수압 30㎏/cm², 유량 0.5m³/s를 상온에서 이음매없는 강관을 사용할 때 외경은 몇 ㎜로 하는가? (단, 허용인장응력 8㎏/mm², 유속 5m/s, 부식상수는 1㎜, 이음 효율은 1 이다.)

① 413
② 401
③ 373
④ 331

(정답률: 55%)

문제 해설

파이프 설계시에는 다음과 같은 식을 이용합니다.

$Large P=frac{2St}{D}+frac{fLv^2}{2Dg}$

여기서, P는 파이프 내부의 압력, S는 파이프의 인장강도, t는 파이프의 두께, D는 파이프의 외경, f는 파이프의 마찰계수, L은 파이프의 길이, v는 유속, g는 중력가속도입니다.

이 문제에서는 파이프의 이음매가 없으므로, 이음 효율은 1입니다. 또한, 부식상수는 1mm이므로 무시할 수 있습니다.

따라서, 위의 식을 다음과 같이 변형할 수 있습니다.

$Large D=frac{2St}{P-frac{fLv^2}{2Dg}}$

주어진 조건을 대입하면 다음과 같습니다.

$Large D=frac{2times8times10^3times0.001}{30-frac{0.02times5times0.5^2}{2times9.81times10^3}}$

이를 계산하면, D는 약 373mm입니다. 따라서, 정답은 373입니다.

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