2017년05월07일 51번
[기계유체역학] 동점성계수가 0.1×10-5m2/s인 유체가 안지름 10cm인 원관 내에 1m/s로 흐르고 있다. 관마찰계수가 0.022이며, 관의 길이가 200m 알 때의 손실수두는 약 몇 m인가? (단, 유체의 비중량은 9800N/m3이다.)
- ① 22.2
- ② 11.0
- ③ 6.58
- ④ 2.24
(정답률: 60%)
문제 해설
먼저, 유체의 유속과 안경면적을 이용하여 유량을 구해보자.
유량 = 유속 × 안경면적 = 1m/s × π(0.1m)2/4 = 0.00785m3/s
다음으로, 레이놀즈 수를 구해보자.
Re = (유체 밀도 × 유속 × 안지름) / 동점성계수 = (9800N/m3 × 1m/s × 0.1m) / (0.1×10-5m2/s) = 980000
레이놀즈 수가 4000 이상이면 유체의 흐름이 난류로 전환되어 손실수두 계산이 복잡해지지만, 이 문제에서는 레이놀즈 수가 매우 크므로 미세한 난류는 무시할 수 있다.
따라서, 손실수두는 다음과 같이 계산할 수 있다.
손실수두 = (관마찰계수 × 유체 밀도 × 유속2 × 관길이) / (2 × 안경면적 × 안지름)
= (0.022 × 9800N/m3 × (1m/s)2 × 200m) / (2 × π(0.1m)2/4 × 0.1m)
= 2.24m
따라서, 정답은 "2.24"이다.
유량 = 유속 × 안경면적 = 1m/s × π(0.1m)2/4 = 0.00785m3/s
다음으로, 레이놀즈 수를 구해보자.
Re = (유체 밀도 × 유속 × 안지름) / 동점성계수 = (9800N/m3 × 1m/s × 0.1m) / (0.1×10-5m2/s) = 980000
레이놀즈 수가 4000 이상이면 유체의 흐름이 난류로 전환되어 손실수두 계산이 복잡해지지만, 이 문제에서는 레이놀즈 수가 매우 크므로 미세한 난류는 무시할 수 있다.
따라서, 손실수두는 다음과 같이 계산할 수 있다.
손실수두 = (관마찰계수 × 유체 밀도 × 유속2 × 관길이) / (2 × 안경면적 × 안지름)
= (0.022 × 9800N/m3 × (1m/s)2 × 200m) / (2 × π(0.1m)2/4 × 0.1m)
= 2.24m
따라서, 정답은 "2.24"이다.
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