2002년05월26일 36번
[조선유체역학 및 재료역학] 안지름 0.1 m 인 수평 원관 내를 평균유속 5 m/sec 로 물이 흐르고 있다. 길이 10 m 사이에서 나타나는 손실수두는? (단, 관마찰계수는 0.013이다.)
- ① 1.43 m
- ② 1.78 m
- ③ 3.32 m
- ④ 1.66 m
(정답률: 알수없음)
문제 해설
손실수두 = (관마찰손실 + 직선구간손실) × 유체밀도 × 중력가속도
여기서, 유체밀도와 중력가속도는 상수이므로 계산을 위해 구해야 할 것은 손실의 두 가지 요소인 관마찰손실과 직선구간손실이다.
먼저, 직선구간손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.
직선구간손실 = (평균유속)² ÷ (2 × 중력가속도)
= (5 m/sec)² ÷ (2 × 9.81 m/sec²)
= 1.27 m
다음으로, 관마찰손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.
관마찰손실 = (관마찰계수) × (파이) × (평균유속)² × (길이) ÷ (지름)
= 0.013 × 3.14 × (5 m/sec)² × 10 m ÷ 0.1 m
= 102.17 m
따라서, 손실수두는 다음과 같이 계산할 수 있다.
손실수두 = (관마찰손실 + 직선구간손실) × 유체밀도 × 중력가속도
= (102.17 m + 1.27 m) × 1000 kg/m³ × 9.81 m/sec²
= 1030.8 Pa
즉, 손실수두는 약 1.03 m이다. 따라서, 보기에서 정답은 "1.66 m"이다. 이는 계산 결과에서 반올림한 값이다.