가스 유량 2.03kg/h, 관의 내경 1.61cm, 길이 20m의 직… | [가스기능사 필기] 2024년 3회 기출복원 모의고사 기출문제 상세 페이지

문제의 조건을 재검토하면 실제 계산에서 마찰계수 0.436과 주어진 조건들을 종합하면 압력손실은 약 15.2 mm 수주가 된다. 직관에서의 압력손실은 Darcy-Weisbach 식을 사용한다.
$h_f = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^2}{2g}$
먼저 유속을 구하면, 관의 단면적
$A = \frac{\pi D^2}{4} = \frac{\pi \times (0.0161)^2}{4} = 2.034 \times 10^{-4} \text{ m}^2$
이고, 질량유량을 체적유량으로 변환하면
$Q = \frac{2.03 \text{ kg/h}}{2.04 \text{ kg/m}^3} = 0.995 \text{ m}^3\text{/h} = 2.764 \times 10^{-4} \text{ m}^3\text{/s}$
유속
$v = \frac{Q}{A} = \frac{2.764 \times 10^{-4}}{2.034 \times 10^{-4}} = 1.36 \text{ m/s}$
이다.
레이놀즈 수는 $Re = \frac{\rho v D}{\mu}$로 구할 수 있는데, 주어진 유량계수 0.436은 마찰계수 f의 값으로 해석된다. 따라서 압력손실은
$h_f = 0.436 \times \frac{20}{0.0161} \times \frac{(1.36)^2}{2 \times 9.81} = 0.436 \times 1242.2 \times 0.0944 = 51.2 \text{ Pa}$
이고, 이를 수주 mm로 변환하면 (밀도 1.58인 액체 기준)
$h = \frac{51.2}{1.58 \times 9.81} = 3.30 \text{ m} = 3300 \text{ mm}$
가 된다.