2003년05월25일 51번

[기계유체역학]
안지름 15㎝, 길이 1000m인 수평 직원관속에 물이 매 초50 L로 흐르고 있다. 관마찰계수가 0.02일 때 마찰손실 수두는 몇 m 인가?

① 54.4
② 48.5
③ 86.9
④ 38.6

(정답률: 15%)

문제 해설

먼저, 수평 직원관에서의 물의 흐름은 일정하므로, 연속방정식을 이용하여 물의 속도와 압력을 구할 수 있다.

Q = Av

Q: 유량 (L/s)
A: 단면적 (m^2)
v: 속도 (m/s)

A = πr^2
r = 안지름/2 = 7.5cm = 0.075m
A = π(0.075)^2 = 0.01767m^2

Q = 50 L/s = 0.05 m^3/s

v = Q/A = 0.05/0.01767 = 2.83 m/s

다음으로, 마찰손실 수두를 구하기 위해 다음의 식을 이용한다.

hf = f(L/D)(v^2/2g)

hf: 마찰손실 수두 (m)
f: 관마찰계수
L: 관의 길이 (m)
D: 관경 (m)
v: 속도 (m/s)
g: 중력가속도 (9.81 m/s^2)

D = 안지름 = 0.15m
g = 9.81 m/s^2

hf = 0.02(1000/0.15)(2.83^2/2*9.81) = 54.4m

따라서, 정답은 "54.4"이다.

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