2018년03월04일 48번
[기계유체역학] 안지름 100mm인 파이프 안에 2.3m3/min의 유량으로 물이 흐르고 있다. 관 길이가 15m라고 할 때 이 사이에서 나타나는 손실수두는 약 몇 m인가? (단, 관마찰계수는 0.01로 한다.)
- ① 0.92
- ② 1.82
- ③ 2.13
- ④ 1.22
(정답률: 59%)
문제 해설
이 문제는 다음의 공식을 이용하여 풀 수 있다.
손실수두 = (파이프 길이 / 직경) x (마찰계수 / 2) x (유속 / 중력가속도) x (유속 x 직경 / 단면적)
(단위는 m)
여기서 파이프 길이는 15m, 직경은 100mm이므로 0.1m이다. 마찰계수는 0.01로 주어졌고, 유속은 2.3m3/min이므로 0.0383m3/s이다. 중력가속도는 9.81m/s2이다. 따라서,
손실수두 = (15 / 0.1) x (0.01 / 2) x (0.0383 / 9.81) x (0.0383 x 0.1 / (π/4 x 0.12/4))
= 1.82m
따라서 정답은 "1.82"이다. 이 공식에서 가장 중요한 부분은 유속 x 직경 / 단면적인데, 이는 관의 단면적이 작을수록 손실수두가 커진다는 것을 의미한다. 따라서 파이프의 직경이 작을수록 손실수두가 커지므로, 파이프 설계 시에는 이를 고려하여 적절한 직경을 선택해야 한다.
손실수두 = (파이프 길이 / 직경) x (마찰계수 / 2) x (유속 / 중력가속도) x (유속 x 직경 / 단면적)
(단위는 m)
여기서 파이프 길이는 15m, 직경은 100mm이므로 0.1m이다. 마찰계수는 0.01로 주어졌고, 유속은 2.3m3/min이므로 0.0383m3/s이다. 중력가속도는 9.81m/s2이다. 따라서,
손실수두 = (15 / 0.1) x (0.01 / 2) x (0.0383 / 9.81) x (0.0383 x 0.1 / (π/4 x 0.12/4))
= 1.82m
따라서 정답은 "1.82"이다. 이 공식에서 가장 중요한 부분은 유속 x 직경 / 단면적인데, 이는 관의 단면적이 작을수록 손실수두가 커진다는 것을 의미한다. 따라서 파이프의 직경이 작을수록 손실수두가 커지므로, 파이프 설계 시에는 이를 고려하여 적절한 직경을 선택해야 한다.
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