22-3관 속을 흐르는 유체의 흐름이 난류로 판정되게 하려면 아래 네 … | 2022년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

○ 관 지름 : 크게 한다

○ 밀도 : 크게 한다

○ 유속 : 빠르게(크게) 한다

○ 점도 : 작게 한다

[해설]

흐름의 상태는 레이놀즈수로 판정한다.

$Re=\dfrac{\rho v D}{\mu}=\dfrac{v D}{\nu}$

($\rho$ : 밀도, $v$ : 유속, $D$ : 관의 지름, $\mu$ : 점도)

레이놀즈수는 관성력 ÷ 점성력 이다. 분자에 있는 $\rho$, $v$, $D$ 는 관성력을 키워 흐름을 흐트러뜨리고, 분모의 $\mu$ 는 점성력을 키워 흐름을 가지런히 붙잡는다. 따라서 지름·밀도·유속은 크게, 점도는 작게 해야 $Re$ 가 커져 난류가 된다.

판정 기준은 다음과 같다.

· $Re \le 2{,}100$ : 층류

· $2{,}100 \lt Re \lt 4{,}000$ : 전이영역

· $Re \ge 4{,}000$ : 난류

예를 들어 $\rho=1{,}000\ \mathrm{kg/m^{3}}$, $v=0.5\ \mathrm{m/s}$, $D=0.05\ \mathrm{m}$, $\mu=1.0\times10^{-3}\ \mathrm{Pa\cdot s}$ 이면 $Re=25{,}000$ 인데, 여기서 점도만 2배로 올리면 12,500 으로 떨어지고 나머지 셋 중 어느 하나를 2배로 올리면 50,000 으로 커진다.